JP2019536602A - Characterization and identification of anatomy - Google Patents
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Abstract
記載の実施形態は、機械学習技術を使用して生体構造を同定および特徴づけるための技術に関する。これらの技術は、生体構造、たとえば、構造の中でも特に、動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの動物)における管(たとえば、血管系)の組織または病変であり得る生体構造において、特定の種類の組織および/または細胞(たとえば、血小板、平滑筋細胞、または内皮細胞)を機械が同定できるように使用され得る。機械学習技術は、生のインピーダンス分光法測定のデータを、この生データから生じる値に加えて、使用し得る。さらに、機械学習技術は、インピーダンスを測定する周波数を選択し、選択した周波数で測定したインピーダンスから抽出される特性を選択して、確実な区別を可能にする周波数の小さなセットに到達するために、使用され得る。【選択図】なしThe described embodiments relate to techniques for identifying and characterizing anatomy using machine learning techniques. These techniques are useful in certain types of tissues in anatomy, for example, among other structures, vascular (eg, vascular) tissues or lesions in animals (eg, human or non-human animals). And / or can be used to allow the machine to identify cells (eg, platelets, smooth muscle cells, or endothelial cells). Machine learning techniques may use the raw impedance spectroscopy measurement data in addition to the values resulting from this raw data. In addition, machine learning techniques can be used to select a frequency at which to measure the impedance, select a characteristic extracted from the measured impedance at the selected frequency, to arrive at a small set of frequencies that allows for reliable discrimination, Can be used. [Selection diagram] None
Description
関連出願に対する相互参照
本願は、合衆国法典第35編第119(e)条の下に、2016年11月21日に出願された表題「CHARACTERIZING AND IDENTIFYING BIOLOGICAL STRUCTURE」の米国特許仮出願第62/424,693号に対する優先権を主張し、その内容は全体として本明細書中で援用されている。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a pending US patent application Ser. No. 62/424, filed Nov. 21, 2016, entitled "CHARACTERIZING AND IDENTIFYING BIOLOGICAL Structure" filed on Nov. 21, 2016 under 35 U.S.C. 35 (119). , 693, the content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
血管(静脈または動脈を含む)の閉塞は、動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの動物)の様々な部分で起こり得、かなりの影響がある場合がある。たとえば、虚血性脳卒中では、血餅が、脳動脈の血流を完全にまたは部分的に阻害する。迅速に血餅を処理しない場合、不十分な血流により、脳へ回復不能な損傷が引き起こされる場合がある。 Occlusion of blood vessels (including veins or arteries) can occur in various parts of an animal (eg, a human or non-human animal) and can have significant effects. For example, in an ischemic stroke, a blood clot completely or partially inhibits cerebral artery blood flow. If the clot is not processed quickly, insufficient blood flow may cause irreparable damage to the brain.
閉塞は、血管の中の赤血球および/または白血球および/または血小板の凝血により生じ得る血餅を原因とし得る。凝血は、損傷、閉塞部位の血流の異常、動物が凝血しやすくなる疾患/症状、および/または他の要因を含む様々な要因により、引き起こされ得る。 The obstruction may be due to a blood clot that may result from the clotting of red blood cells and / or white blood cells and / or platelets in the blood vessel. Clotting can be caused by a variety of factors, including damage, abnormal blood flow at the site of the obstruction, diseases / symptoms that make the animal more likely to clot, and / or other factors.
一般的な血餅の治療は、血餅の化学的な溶解であり、血管の閉塞後最初の4.5時間以内で実現可能である。別の一般的な選択肢として、機械的血栓除去があり、ここでは、吸引カテーテルまたはステント型血栓回収器を使用して、血管から血餅を除去する。 A common clot treatment is chemical lysis of the clot, which is feasible within the first 4.5 hours after occlusion of a blood vessel. Another common option is mechanical thrombus removal, where a suction catheter or stent-type thrombectomy is used to remove blood clots from blood vessels.
ステント型血栓回収器は、ワイヤの端に取り付けられたステントを含む。このステントは、血管系の中および血餅の中で展開し、血餅の中で膨張し、通常0.5〜10分間の待機時間の後に、血管から血餅を引き出すように引き抜かれる。最適ではない状態でステント型血栓回収器により血餅を回収することによって、血餅の一部が残るか、または回収器から失われる場合があるため、数回の連続治療(平均3回)が、閉塞を治療するためおよび血管の循環を修復するために必要であり得る。各反復は、血管壁に対する損傷を増大させ、介入期間および閉塞により血流が妨げられている期間の両方を増大させ、回復不能な動物の損傷をもたらすこととなる可能性がある。血餅回収の生理学的―機械的(physio−mechanical)なプロセスは、現在理解が不十分であるが、最適ではない血餅の回収に関して最も一般的な2つの説明として、(1)ステント型血栓回収器は、血餅の中で展開せず、壁に対して血餅を押圧するステント型回収器により誘導される摩擦のみが、血餅の回収に寄与している、および(2)ステントは血餅の中に展開するが、ステントが血餅と合体するには不十分な量の時間が提供された、との説明がある。 Stent clot collectors include a stent attached to the end of a wire. The stent deploys in the vasculature and in the clot, expands in the clot, and is withdrawn, usually after a waiting period of 0.5-10 minutes, to pull the clot out of the blood vessel. Retrieving a clot with a stent-based thrombus collector in a sub-optimal condition may result in several consecutive treatments (on average three times) because some of the clot may remain or be lost from the collector. May be necessary to treat occlusions and to restore vascular circulation. Each repetition increases the damage to the vessel wall, increasing both the duration of the intervention and the period in which blood flow is impeded by the obstruction, and can result in irreversible animal damage. The physio-mechanical process of clot retrieval is currently poorly understood, but the two most common explanations for suboptimal clot retrieval are: (1) stent-type thrombus The collector does not deploy in the clot, only the friction induced by the stented collector pressing the clot against the wall contributes to the clot recovery, and (2) the stent It has been described that although deployed into the clot, an insufficient amount of time was provided for the stent to coalesce with the clot.
吸引カテーテルを、血餅を除去するために使用する場合、臨床医は、カテーテルを血管系に挿入し、カテーテルを操作して血餅をカテーテルの中に吸引する。カテーテルの直径に応じて、カテーテルを、血餅と直接接触させて配置してもよく、または近位の血管の領域に配置してもよい。血餅の組成および粘性に応じて、吸引方法は異なる場合がある。吸引カテーテル用いる際にいくつかの困難が生じ得る。たとえば、血餅をカテーテルに吸引すると、この吸引がカテーテルの中の流れを妨げている可能性がある。このような状況では、臨床医は、カテーテルを引き抜かない場合に、血餅がカテーテルの先端を妨げているか、またはカテーテルの中にありチューブを妨げているかどうかに気づかない場合がある。血餅がカテーテルの先端を妨げている場合、カテーテルを除去する間に血餅が気づかずに放出されることにより、血餅が、血流を介して移動し、動物の別の部分の血管を妨げる塞栓症となり得るリスクがある。 If a suction catheter is used to remove a clot, the clinician inserts the catheter into the vasculature and manipulates the catheter to aspirate the clot into the catheter. Depending on the diameter of the catheter, the catheter may be placed in direct contact with the clot, or may be placed in the area of the proximal blood vessel. Depending on the composition and viscosity of the clot, the suction method may be different. Some difficulties can arise when using a suction catheter. For example, if a blood clot is aspirated into a catheter, the aspiration may be obstructing flow through the catheter. In such a situation, the clinician may not know if the clot is obstructing the tip of the catheter or if it is inside the catheter and obstructing the tube if the catheter is not withdrawn. If a blood clot is obstructing the tip of the catheter, the blood clot can travel through the bloodstream and squeeze the blood vessels in another part of the animal by the unknowing release of the blood clot during removal of the catheter. There is a risk of obstructive embolism.
記載の実施形態は、機械学習技術を使用して、生体構造を同定および特徴づけるための技術に関する。これらの技術は、生体構造、たとえば、構造の中でも動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの動物)における管(たとえば、血管系)の組織または病変であり得る生体構造において、特定の種類の組織および/または細胞(たとえば、血小板、平滑筋細胞、または内皮細胞)を機械が同定できるように使用され得る。機械学習技術は、生のインピーダンス分光法測定のデータを、この生データから生じる値に加えて使用し得る。さらに、機械学習技術は、インピーダンスを測定する周波数を選択し、選択した周波数で測定したインピーダンスから抽出される特性を選択して、確実な区別を可能にする周波数の小さなセットに到達するために、使用され得る。 The described embodiments relate to techniques for identifying and characterizing anatomy using machine learning techniques. These techniques are useful in certain types of tissues and / or tissues in anatomy, such as vascular (eg, vascular) tissues or lesions in animals (eg, human or non-human animals), among other structures. Or it can be used to allow the machine to identify cells (eg, platelets, smooth muscle cells, or endothelial cells). Machine learning techniques may use the raw impedance spectroscopy measurement data in addition to the values resulting from this raw data. In addition, machine learning techniques select a frequency at which to measure the impedance, select a characteristic extracted from the measured impedance at the selected frequency, to arrive at a small set of frequencies that allows for a reliable discrimination. Can be used.
一実施形態では、生体構造の少なくとも1つの特徴を同定するためにシステムをトレーニングする方法を、提供する。一部の実施形態では、本方法は、生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットを含むトレーニングデータを受信することと、インピーダンス測定の複数のセットの各セットから、インピーダンス測定の第1のサブセットを含むトレーニングデータの第1のサブセットを同定することと、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから、第1の複数の特性を同定することであって、第1の複数の特性が、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含むことと、第1の複数の同定した特性を伴う少なくとも1つの機械学習技術を使用してモデルをトレーニングして、第1のトレーニングを受けたモデルを作成することと、を含む。 In one embodiment, a method is provided for training a system to identify at least one characteristic of a anatomy. In some embodiments, the method includes receiving training data including a plurality of sets of impedance measurements for the anatomy, and including a first subset of impedance measurements from each set of the plurality of sets of impedance measurements. Identifying a first subset of the training data; and identifying a first plurality of characteristics from the first subset of the identified training data, wherein the first plurality of characteristics comprises the identified training data. Training a model using at least one machine learning technique with a first plurality of identified properties to include at least one derived property arising from a first subset of Creating a model.
記載の実施形態は、動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの哺乳類を含む、ヒトまたは非ヒトの動物)に挿入する場合に、病変(たとえば、管を完全にまたは部分的に阻害する血管系などの管の中の腫瘍または沈着物)の診断および/または治療に役立ち得る、侵襲的プローブを含む医療機器に関する。侵襲的プローブは、病変の組織および/または生体物質の1つ以上の特徴を検出することによる検知を含む、病変の特徴を検知するための1つ以上のセンサを含み得る。医療機器は、病変の特徴を解析し、この解析に基づき臨床医に治療勧告を提供するように構成され得る。このような治療勧告は、病変を治療する方法、たとえば、どの治療を病変の治療に使用するかといった方法、および/または治療装置を使用する方法を含み得る。場合により、本発明の主題は、相関した製品、特定の問題に対する代わりの解決策、ならびに/または1つ以上のシステムおよび/もしくは物品の複数の異なる使用を含む。 The described embodiments are useful when inserted into an animal (eg, a human or non-human animal, including a human or non-human mammal), such as a vasculature that completely or partially inhibits a vessel. Medical devices, including invasive probes, that may be useful for the diagnosis and / or treatment of tumors or deposits in vessels). An invasive probe may include one or more sensors for detecting features of the lesion, including detection by detecting one or more features of the tissue and / or biological material of the lesion. The medical device may be configured to analyze the characteristics of the lesion and provide a clinician with a treatment recommendation based on the analysis. Such treatment recommendations may include how to treat the lesion, for example, how to use which treatment to treat the lesion, and / or how to use a treatment device. In some cases, the subject matter of the present invention includes correlated products, alternative solutions to specific problems, and / or multiple different uses of one or more systems and / or articles.
一実施形態では、動物の病変の診断および/または治療のための医療機器を提供する。医療機器は、動物に挿入し、診断および/または治療の後に動物から除去するための侵襲的プローブを含み、この侵襲的プローブは、少なくとも1つのセンサ、少なくとも1つのプロセッサ、および、少なくとも1つのプロセッサにより実行される際に、少なくとも1つのプロセッサにある方法を行わせる実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体を含む。本方法は、少なくとも1つのセンサを使用して病変の組成を同定することを含み、上記病変の組成を同定することは、病変に存在する1つ以上の生体物質を決定することおよび上記組成に少なくとも部分的に基づき病変の少なくとも1つの特徴を同定することを含む。 In one embodiment, a medical device for diagnosing and / or treating a lesion in an animal is provided. The medical device includes an invasive probe for insertion into an animal and removal from the animal after diagnosis and / or treatment, the invasive probe comprising at least one sensor, at least one processor, and at least one processor Includes at least one storage medium having executable encoded instructions for causing at least one processor to perform a method. The method includes identifying a composition of the lesion using at least one sensor, wherein identifying the composition of the lesion comprises determining one or more biological materials present in the lesion and determining the composition of the lesion. Identifying at least one characteristic of the lesion based at least in part on the lesion.
特定の実施形態では、医療機器は、管の病変の診断および/または治療の間に動物の管に挿入され、この診断および/または治療の後に管から除去されるように構成された侵襲的プローブを含み、上記侵襲的プローブは、管の病変の1つ以上の測定を行うように構成されており、上記侵襲的プローブは、少なくとも1つのインピーダンスセンサと、少なくとも1つのインピーダンスセンサを用いて病変のインピーダンスの複数の測定を作成するための少なくとも1つの回路とを含み、インピーダンスの複数の測定の各測定は、複数の周波数のうちの1つの周波数に対応しており、対応する周波数の電気信号が病変に適用されている場合、病変のインピーダンスの測定である。 In certain embodiments, the medical device is an invasive probe configured to be inserted into an animal tube during diagnosis and / or treatment of a vascular lesion and removed from the tube after the diagnosis and / or treatment. Wherein the invasive probe is configured to perform one or more measurements of a vascular lesion, wherein the invasive probe comprises at least one impedance sensor and at least one impedance sensor. At least one circuit for making the plurality of measurements of impedance, wherein each measurement of the plurality of measurements of impedance corresponds to one of the plurality of frequencies, and wherein the electrical signal at the corresponding frequency is When applied to a lesion, it is a measure of the impedance of the lesion.
特定の態様は、動物の病変の診断および/または治療のための医療機器を作動させる本発明の方法に関する。医療機器は、動物に挿入し、病変の診断および/または治療の後に動物から除去されるための侵襲的プローブを含む。本方法は、侵襲的プローブが動物の中に配置されている間の医療機器の侵襲的プローブを用いて、病変の複数の位置で侵襲的プローブにより測定される病変の複数の生体物質のインピーダンススペクトルを表すデジタル信号を作成することを含み、上記デジタル信号を作成することは、複数の周波数で電気信号を適用するように侵襲的プローブを作動させることおよび病変の複数の生体物質のインピーダンスを測定するために侵襲性プローブの複数のセンサを作動させることを含む。さらに本方法は、デジタル信号の解析に少なくとも部分的に基づき病変を同定することと、医療機器の少なくとも1つのプロセッサを使用して、デジタル信号の解析および/または病変の正体に少なくとも部分的に基づき、病変を治療する方法に関する1つ以上の治療勧告を決定することと、ユーザインターフェースを介してユーザに提示するための1つ以上の治療勧告を出力することと、を含む。 Certain aspects relate to methods of the present invention for operating a medical device for diagnosing and / or treating a lesion in an animal. The medical device includes an invasive probe to be inserted into the animal and removed from the animal after diagnosis and / or treatment of the lesion. The method includes using an invasive probe of a medical device while an invasive probe is placed in an animal, and measuring impedance spectra of a plurality of biomaterials of the lesion as measured by the invasive probe at multiple locations of the lesion. Creating a digital signal that represents operating the invasive probe to apply an electrical signal at a plurality of frequencies and measuring impedance of a plurality of biological materials of the lesion. Actuating a plurality of sensors of the invasive probe to The method further includes identifying the lesion based at least in part on the analysis of the digital signal, and using at least one processor of the medical device to at least partially analyze the digital signal and / or the identity of the lesion. Determining one or more treatment recommendations for a method of treating a lesion, and outputting one or more treatment recommendations for presentation to a user via a user interface.
さらなる実施形態では、動物の病変の診断および/または治療のための医療機器を作動させる方法であって、上記医療機器が、動物に挿入され、病変の診断および/または治療の後に動物から除去される侵襲的プローブを含む、方法を提供する。本方法は、侵襲的プローブが動物の中に配置されている間の医療機器の侵襲的プローブを用いて、動物の病変に存在する生体物質の1つ以上の電気的性質を表すデータを作成することを含み、上記データを作成することは、病変に存在する生体物質の1つ以上の電気的性質を測定するように侵襲的プローブの少なくとも1つのセンサを作動させること、およびユーザインターフェースを介してユーザに提示させるために1つ以上の電気的性質を表す情報を出力することを含む。 In a further embodiment, a method of operating a medical device for diagnosing and / or treating a lesion in an animal, wherein the medical device is inserted into the animal and removed from the animal after diagnosis and / or treatment of the lesion. A method comprising an invasive probe. The method uses the invasive probe of the medical device while the invasive probe is placed in the animal to generate data representative of one or more electrical properties of the biological material present in the animal's lesion. Generating the data comprises activating at least one sensor of the invasive probe to measure one or more electrical properties of the biological material present in the lesion; and via a user interface And outputting information representing one or more electrical properties for presentation to a user.
一部の実施形態では、装置を記載する。特定の実施形態では、この装置は、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサにより実行する際に、少なくとも1つのプロセッサにある方法を行わせる実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体とを含み、上記方法が、動物の管の複数の病変で行われた医療に関する複数のレポートを複数の医療機器から経時的に受信することであって、複数のレポートの各レポートが、対応する医療で治療された病変の1つ以上の特徴、病変を治療するために行われた対応する医療の1つ以上のパラメータ、および対応する医療に関する予後の指標を含むことと;病変の特徴と、成功した病変の治療および/または成功していない病変の治療のパラメータとの間の1つ以上の関係を、医療に関する複数のレポートに基づき経時的に学習することであって、上記1つ以上の関係を学習することが、複数の治療の選択肢の各治療の選択肢に関連している1つ以上の条件を決定することを含み、1つ以上の条件が、病変の特徴が対応する治療の選択肢に関する1つ以上の条件を満たす場合に、対応する治療の選択肢が病変の治療に関して勧告されるように、病変の特徴に関連していることと;複数の治療の選択肢のそれぞれに関連する1つ以上の条件に関する病変の特徴の評価に基づき、複数の治療の選択肢の中から臨床医に勧告を行うように、複数の医療機器を設定することと、を含む。 In some embodiments, an apparatus is described. In certain embodiments, the apparatus includes at least one processor and at least one storage having executable encoded instructions that, when executed by the at least one processor, cause the at least one processor to perform a method. Medium, the method comprising receiving, over time, reports from a plurality of medical devices on medical treatment performed on a plurality of lesions in a vessel of an animal, wherein each report of the plurality of reports comprises Including one or more characteristics of the lesion treated with the medical treatment, one or more parameters of the corresponding medical treatment performed to treat the lesion, and prognostic indicators for the corresponding medical treatment; One or more relationships between parameters of successful lesion treatment and / or unsuccessful lesion treatment in multiple reports on healthcare Learning over time, wherein learning the one or more relationships includes determining one or more conditions associated with each treatment option of the plurality of treatment options; If one or more conditions satisfy one or more conditions for the treatment option, the corresponding treatment option is associated with the lesion feature as recommended for the treatment of the lesion. Multiple medical devices to make recommendations to the clinician among multiple treatment options, based on an assessment of lesion characteristics with respect to one or more conditions associated with each of the multiple treatment options. Setting.
少なくとも1つのプロセッサにより実行する際に、少なくとも1つのプロセッサにある方法を行わせる実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体は、特定の実施形態により記載されている。一部の実施形態では、本方法は、動物の管の複数の病変で行われた医療に関する複数のレポートを、複数の医療機器から経時的に受信することであって、複数のレポートの各レポートが、対応する医療で治療された病変の1つ以上の特徴、病変を治療するために行われた対応する医療の1つ以上のパラメータ、および対応する医療に関する予後の指標を含むことと;病変の特徴と、病変の成功した治療および/または成功していない治療のパラメータとの間の1つ以上の関係を、医療に関する複数のレポートに基づき経時的に学習することであって、上記1つ以上の関係を学習することが、複数の治療の選択肢の各治療の選択肢に関連する1つ以上の条件を決定することを含み、1つ以上の条件が、病変の特徴が対応する治療の選択肢に関する1つ以上の条件を満たす場合に、対応する治療の選択肢が病変の治療に関して勧告されるように、病変の特徴に関連していることと;複数の治療の選択肢のそれぞれに関連する1つ以上の条件に関する病変の特徴の評価に基づき、複数の治療の選択肢の中から臨床医に勧告を行うように、複数の医療機器を設定することと、を含む。 At least one storage medium having executable encoded instructions that, when executed by at least one processor, causes the at least one processor to perform a method has been described according to certain embodiments. In some embodiments, the method comprises receiving, over time, a plurality of reports regarding medical care performed on the plurality of lesions in the animal tract from the plurality of medical devices, wherein each report of the plurality of reports is provided. Comprises one or more characteristics of the corresponding medically treated lesion, one or more parameters of the corresponding medical treatment performed to treat the lesion, and a prognostic indicator for the corresponding medical treatment; Learning one or more relationships between the characteristics of the disease and parameters of successful and / or unsuccessful treatment of the lesion over time based on medical reports. Learning the above relationship includes determining one or more conditions associated with each treatment option of the plurality of treatment options, wherein the one or more conditions are associated with a treatment option corresponding to a feature of the lesion. About One or more associated with each of the multiple treatment options, as the corresponding treatment option is recommended for the treatment of the lesion if one or more conditions are met; Setting a plurality of medical devices to make a recommendation to a clinician among a plurality of treatment options based on the evaluation of the characteristics of the lesion with respect to the condition.
特定の実施形態は、動物の管の複数の病変で行われた医療に関する複数のレポートを、複数の医療機器から経時的に受信することであって、複数のレポートの各レポートが、対応する医療で治療された病変の1つ以上の特徴、病変を治療するために行われた対応する医療の1つ以上のパラメータ、および対応する医療に関する予後の指標を含むことと;病変の特徴と、病変の成功した治療および/または成功していない治療のパラメータとの間の1つ以上の関係を、医療に関する複数のレポートに機械学習プロセスを適用することに基づき経時的に学習することであって、上記1つ以上の関係を学習することが、複数の治療の選択肢の各治療の選択肢に関連する1つ以上の条件を決定することを含み、1つ以上の条件が、病変の特徴が対応する治療の選択肢に関する1つ以上の条件を満たす場合に、対応する治療の選択肢が病変の治療に関して勧告されるように、病変の特徴に関連していることと;複数の治療の選択肢のそれぞれに関連する1つ以上の条件に関する病変の特徴の評価に基づき、複数の治療の選択肢の中から臨床医に勧告を行うように、複数の医療機器を設定することといった行為を行うように、少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む方法を記載する。 Particular embodiments are receiving, over time, medical reports on medical treatments performed on multiple lesions of an animal tract, wherein the reports of the plurality of reports are associated with corresponding medical treatments. Including one or more characteristics of the lesion treated in the above, one or more parameters of the corresponding medical treatment performed to treat the lesion, and a prognostic indicator for the corresponding medical treatment; Learning one or more relationships between parameters of successful and / or unsuccessful treatments over time based on applying a machine learning process to a plurality of reports on healthcare, Learning the one or more relationships includes determining one or more conditions associated with each treatment option of the plurality of treatment options, wherein the one or more conditions correspond to features of the lesion. If one or more of the treatment options are met, the corresponding treatment option is related to the characteristics of the lesion, as recommended for treatment of the lesion; and is associated with each of the multiple treatment options Performing at least one action, such as setting up multiple medical devices, to make recommendations to a clinician among a plurality of treatment options based on an assessment of the characteristics of the lesion with respect to one or more conditions A method is described that includes operating a processor.
さらなる実施形態では、動物の病変を診断および/または治療する方法であって、医療機器の侵襲的プローブを動物に挿入することであって、上記侵襲的プローブが、病変の複数の生体物質のそれぞれの1つ以上の特徴を測定するための少なくとも1つのセンサを含むことと、病変の複数の生体物質のそれぞれの1つ以上の特徴に少なくとも部分的に基づき、病変を同定することと、病変の、複数の生体物質のそれぞれの1つ以上の特徴および/または正体に少なくとも部分的に基づき、病変の治療に関する1つ以上の勧告を作成するように医療機器を作動させることと、病変の治療に関する医療機器の1つ以上の勧告に従い病変を治療することと、動物の管から侵襲的プローブを除去することと、を含む方法を提供する。 In a further embodiment, a method of diagnosing and / or treating a lesion in an animal, comprising inserting an invasive probe of a medical device into the animal, wherein the invasive probe comprises a plurality of biomaterials each of the lesion. Including at least one sensor for measuring one or more characteristics of the lesion; identifying the lesion based at least in part on one or more characteristics of each of the plurality of biological materials of the lesion; Operating the medical device to make one or more recommendations for treatment of the lesion based at least in part on one or more characteristics and / or identity of each of the plurality of biological materials; Methods are provided that include treating a lesion according to one or more recommendations of a medical device and removing an invasive probe from a vessel of an animal.
一部の実施形態では、動物の管の病変を診断および/または治療するように構成された医療機器を記載する。特定の実施形態では、医療機器は、動物の管に医療機器の侵襲的プローブを挿入することを含み、上記侵襲的プローブは、病変の組織および/または生体物質の1つ以上の特徴を測定するように構成された少なくとも1つのセンサを含み;さらに、侵襲的プローブの少なくとも1つのセンサによる1つ以上の特徴の測定に少なくとも部分的に基づき、病変の治療に関する1つ以上の勧告を作成するように構成されており;さらに、病変の治療に関する1つ以上の勧告に従い、病変に治療を送達するように構成されている。特定の実施形態では、医療機器はまた、動物の管から病変を除去するように構成されている。 In some embodiments, a medical device configured to diagnose and / or treat vascular lesions in an animal is described. In certain embodiments, the medical device includes inserting an invasive probe of the medical device into a tube of an animal, wherein the invasive probe measures one or more characteristics of the tissue and / or biological material of the lesion. And at least one sensor based on at least one measurement of the at least one sensor of the invasive probe to generate one or more recommendations for treatment of the lesion. And configured to deliver treatment to the lesion in accordance with one or more recommendations for treating the lesion. In certain embodiments, the medical device is also configured to remove a lesion from a tube of an animal.
一実施形態では、生体構造の少なくとも1つの特徴を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットを含むトレーニングデータを受信することと、インピーダンス測定の複数のセットの各セットから、インピーダンス測定の第1のサブセットを含むトレーニングデータの第1のセブセットを同定することと、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから第1の複数の特性を同定することであって、上記第1の複数の特性が、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含むことと、第1の複数の同定した特性を伴う少なくとも1つの機械学習技術を使用してモデルをトレーニングして、第1のトレーニングを受けたモデルを作成することと、を含む。 In one embodiment, a method is provided for training a system to identify at least one characteristic of a anatomy. The method includes receiving training data that includes a plurality of sets of impedance measurements for a anatomy, and, from each set of the plurality of sets of impedance measurements, a first subset of training data that includes a first subset of the impedance measurements. And identifying a first plurality of characteristics from the first subset of the identified training data, wherein the first plurality of characteristics results from the first subset of the identified training data. Including at least one derived property, training the model using at least one machine learning technique with a first plurality of identified properties to create a first trained model; ,including.
別の実施形態では、生体構造の少なくとも1つの特徴を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットのそれぞれからインピーダンス測定のサブセットを選択して、インピーダンス測定の複数のサブセットを生成することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。インピーダンス測定の各セットは、異なる周波数の信号の適用に応答した、生体構造の1つのインピーダンス測定を含む。本方法は、複数のセットの特性を作成することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む。特性の各セットは、複数のサブセットのうちのインピーダンス測定のサブセットを特徴づける。特性の各セットは、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの特性およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含む。さらに本方法は、目的の生体構造に関して入力したインピーダンス測定に基づき、目的の生体構造の少なくとも1つの特徴を認識するようにモデルをトレーニングすることといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。このトレーニングは、少なくとも1つの機械学習技術を、インピーダンス測定の複数のサブセットを特徴づける複数のセットの特性に適用して、トレーニングを受けたモデルを作成することを含む。 In another embodiment, a method is provided for training a system to identify at least one characteristic of a anatomy. The method comprises operating at least one processor to select a subset of impedance measurements from each of the plurality of sets of impedance measurements for the anatomy and to perform an action such as generating the plurality of subsets of impedance measurements. Including. Each set of impedance measurements includes one impedance measurement of the anatomy in response to application of a different frequency signal. The method further includes operating the at least one processor to perform an action such as creating a plurality of sets of characteristics. Each set of properties characterizes a subset of the impedance measurements of the plurality of subsets. Each set of properties includes at least one property present in the subset of impedance measurements and at least one derived property resulting from the subset of impedance measurements. Further, the method operates at least one processor to perform an action, such as training a model to recognize at least one feature of the anatomy of interest, based on the input impedance measurement for the anatomy of interest. including. The training includes applying at least one machine learning technique to sets of properties that characterize subsets of impedance measurements to create a trained model.
さらなる実施形態では、生体構造の少なくとも1つの特徴を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、インピーダンス測定の複数のセット、およびインピーダンス測定の各セットでは、インピーダンス測定のセットが対応する生体構造の指標を使用して、第1のモデルをトレーニングすることといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。インピーダンス測定の複数のセットは、複数の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を含む。このトレーニングは、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を、1つ以上の他の種類の生体構造に関するインピーダンス測定と区別するように、インピーダンス測定に少なくとも部分的に基づき、第1のモデルをトレーニングすることを含む。このトレーニングは、少なくとも1つの機械学習技術を適用することを含む。さらに本方法は、第1の種類の生体物質の少なくとも1つの特徴を同定するために、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定に少なくとも1つの機械学習技術を少なくとも部分的に適用することにより第2のモデルをトレーニングすることといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。 In a further embodiment, a method is provided for training a system to identify at least one characteristic of a anatomy. The method may include at least performing a plurality of sets of impedance measurements, and in each set of impedance measurements, performing an action such as training a first model using the anatomical index corresponding to the set of impedance measurements. Including activating one processor. The multiple sets of impedance measurements include impedance measurements for multiple types of anatomy. The training trains the first model based at least in part on the impedance measurements to distinguish impedance measurements for the first type of anatomy from impedance measurements for one or more other types of anatomy. Including doing. The training includes applying at least one machine learning technique. The method further includes applying at least one machine learning technique to the impedance measurement for the first type of anatomy at least in part to identify at least one characteristic of the first type of biological material. Activating at least one processor to perform an action, such as training two models.
別の実施形態では、生体構造の少なくとも1つの特徴を決定する方法を提供する。本方法は、少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して生体構造に関するインピーダンス測定を評価して、少なくとも1つの特徴を決定することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルは、異なる特徴を有する生体構造間を区別するためにトレーニングされる。 In another embodiment, a method is provided for determining at least one characteristic of a anatomy. The method includes operating the at least one processor to perform an action, such as evaluating an impedance measurement for the anatomy using the at least one trained model to determine at least one characteristic. . At least one trained model is trained to distinguish between anatomical structures having different characteristics.
さらなる実施形態では、動物の病変を治療する方法を決定する方法を提供する。本方法は、少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して病変に関するインピーダンス測定を評価して、病変を治療する方法を決定することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。インピーダンス測定を評価することは、少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して、インピーダンス測定の1つ以上の特性を評価することを含む。1つ以上の特性は、インピーダンス特性から生じる少なくとも1つの派生した特性を含む。 In a further embodiment, a method is provided for determining a method of treating a pathology in an animal. The method includes operating the at least one processor to perform an action, such as evaluating an impedance measurement for the lesion using the at least one trained model to determine how to treat the lesion. . Evaluating the impedance measurement includes evaluating one or more characteristics of the impedance measurement using at least one trained model. The one or more properties include at least one derived property that results from the impedance property.
別の実施形態では、生体構造を治療する方法を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットを含むトレーニングデータを受信することと、インピーダンス測定の複数のセットの各セットから、インピーダンス測定の第1のサブセットを含むトレーニングデータの第1のサブセットを同定することと、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから第1の複数の特性を同定することであって、上記第1の複数の特性が、同定したトレーニングデータの第1のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含むことと、第1の複数の同定した特性を伴う少なくとも1つの機械学習技術を使用してモデルをトレーニングして、第1のトレーニングを受けたモデルを作成することと、を含む。 In another embodiment, a method is provided for training a system to identify a method for treating a anatomy. The method includes receiving training data including a plurality of sets of impedance measurements for a anatomy, and, from each set of the plurality of sets of impedance measurements, a first subset of training data including a first subset of impedance measurements. And identifying a first plurality of characteristics from the first subset of the identified training data, wherein the first plurality of characteristics results from the first subset of the identified training data. Including at least one derived property, training the model using at least one machine learning technique with a first plurality of identified properties to create a first trained model; ,including.
さらなる実施形態では、生体構造を治療する方法を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットのそれぞれから、インピーダンス測定のサブセットを選択して、インピーダンス測定の複数のサブセットを生成することといった行為を行うように少なくとも1つプロセッサを作動させることを含む。インピーダンス測定の各セットは、異なる周波数の信号の適用に応答した、生体構造の1つのインピーダンス測定を含む。さらに本方法は、複数のセットの特性を作成することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む。特性の各セットは、複数のサブセットのうちインピーダンス測定のサブセットを特徴づける。特性の各セットは、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの特性、およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含む。さらに本方法は、モデルをトレーニングして、目的の生体構造に関して入力したインピーダンス測定から、複数の治療の選択肢の中から目的の生体構造に関して勧告する治療を決定することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。このトレーニングは、少なくとも1つの機械学習技術を、インピーダンス測定の複数のサブセットを特徴づける複数のセットの特性に適用して、トレーニングを受けたモデルを作成することを含む。 In a further embodiment, there is provided a method of training a system to identify a method of treating a anatomy. The method comprises operating at least one processor to select an impedance measurement subset from each of the plurality of sets of impedance measurements for the anatomical structure and to perform an action such as generating the plurality of impedance measurement subsets. including. Each set of impedance measurements includes one impedance measurement of the anatomy in response to application of a different frequency signal. Further, the method further includes operating the at least one processor to perform an action such as creating a plurality of sets of characteristics. Each set of properties characterizes a subset of the impedance measurements among the plurality of subsets. Each set of properties includes at least one property present in the subset of impedance measurements, and at least one derived property resulting from the subset of impedance measurements. Further, the method trains the model to perform at least one action, such as determining from input impedance measurements for the anatomy of interest, a recommended treatment for the anatomy of interest among a plurality of treatment options. Operating one processor. The training includes applying at least one machine learning technique to sets of properties that characterize subsets of impedance measurements to create a trained model.
別の実施形態では、生体構造を治療する方法を同定するためにシステムをトレーニングする方法を提供する。本方法は、インピーダンス測定の複数のセット、およびインピーダンス測定の各セットでは、インピーダンス測定のセットが対応する生体構造の指標を使用して、第1のモデルをトレーニングすることといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。インピーダンス測定の複数のセットは、複数の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を含む。このトレーニングは、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を、1つ以上の他の種類の生体構造に関するインピーダンス測定と区別するように、インピーダンス測定に少なくとも部分的に基づき第1のモデルをトレーニングすることを含む。このトレーニングは、少なくとも1つの機械学習技術を適用することを含む。さらに本方法は、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定に少なくとも1つの機械学習技術を少なくとも部分的に適用することにより、第2のモデルをトレーニングして、複数の治療の選択肢の中から、第1の種類である目的の生体構造に関して勧告する治療を決定することといった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む。 In another embodiment, a method is provided for training a system to identify a method for treating a anatomy. The method may include at least performing a plurality of sets of impedance measurements, and in each set of impedance measurements, performing an action such as training a first model using the anatomical index corresponding to the set of impedance measurements. Including activating one processor. The multiple sets of impedance measurements include impedance measurements for multiple types of anatomy. The training trains the first model based at least in part on the impedance measurements to distinguish impedance measurements for the first type of anatomy from impedance measurements for one or more other types of anatomy. Including. The training includes applying at least one machine learning technique. The method further comprises training at least one machine learning technique at least in part on the impedance measurement for the first type of anatomy to train the second model from among a plurality of treatment options. Activating the at least one processor to perform an action, such as determining a recommended treatment for the first type of anatomy of interest.
さらなる実施形態では、少なくとも1つプロセッサにより実行される場合に、上記の方法のいずれかを少なくとも1つのプロセッサに行わせる、実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体を提供する。 In a further embodiment, there is provided at least one storage medium having executable encoded instructions that, when executed by at least one processor, causes at least one processor to perform any of the methods described above.
別の実施形態では、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサにより実行される場合に、上記の方法のいずれかを少なくとも1つのプロセッサに行わせる、実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体とを含む装置を提供する。 In another embodiment, at least one processor and at least one having executable encoded instructions that, when executed by the at least one processor, cause the at least one processor to perform any of the above methods. And a storage medium.
本発明の他の利点および新規の特性は、添付の図面と併せて考察する際に、以下の本発明の様々な非限定的な実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。本明細書および参照として援用されている文書が開示との矛盾および/または食い違いを含む場合、本明細書がこれを統制する。よって、上記は、添付の特許請求の範囲により定義されている、本発明の非限定的な概要である。 Other advantages and novel features of the present invention will become apparent from the following detailed description of various non-limiting embodiments of the invention, when considered in conjunction with the accompanying drawings. In cases where the present specification and a document incorporated by reference include conflicting and / or inconsistent disclosure, the present specification controls. Thus, the above is a non-limiting summary of the invention as defined by the appended claims.
添付の図面は、縮尺して描かれているようには意図されていない。図面において、様々な図面で例示されているそれぞれの同一またはほぼ同一の構成要素は、同様の数字により表されている。明確にするために、全ての構成要素は、全ての図面で名称を付されていない場合がある。 The accompanying drawings are not intended to be drawn to scale. In the drawings, each identical or nearly identical component that is illustrated in various figures is represented by a like numeral. For clarity, not all components may be named in all drawings.
本願が優先権を主張する、米国仮特許出願第62/424,693号の出願ファイルは、カラーで描かれた上記の図面のうちの少なくとも1つを含む。カラー図面のコピーは、要求および必要な料金の支払いの後に、米国特許商標庁により提供されるであろう。 The application file of U.S. Provisional Patent Application No. 62 / 424,693, to which this application claims priority, includes at least one of the above drawings, depicted in color. Copies of the color drawings will be provided by the US Patent and Trademark Office after request and payment of the necessary fee.
詳細な説明
本明細書中記載の一部の実施形態は、動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの哺乳類を含む、ヒトまたは非ヒトの動物)に埋め込まれるまたは挿入される際に、動物の病変の診断および/または治療に役立ち得る侵襲的プローブを含む医療機器に関する。この病変は、正常な構造からの逸脱などの動物の生体構造の異常、および/または損傷、病状、もしくは疾患に関連する異常などの動物の一部の機能の異常であり得る。病変は、動物の異なる部分に現れてもよく、たとえば、動物の管の中に含まれていてもよい。管の病変は、たとえば、管を完全にまたは部分的に阻害する閉塞として作用し得る。管は、たとえば、動物の血管または他の管であり得るが、病変は、管における腫瘍、管における物質の蓄積、および/または他の病変の原因により、全体的または部分的に形成されていてもよい。侵襲的プローブは、病変の組成を検出することを含み得る、病変の特徴を検知するための1つ以上のセンサを含み得る。
DETAILED DESCRIPTION Certain embodiments described herein provide for the treatment of animal lesions when implanted or inserted into an animal (eg, a human or non-human animal, including a human or non-human mammal). The present invention relates to medical devices that include invasive probes that can be useful for diagnosis and / or treatment. The lesion can be an abnormality in the anatomy of the animal, such as a deviation from normal structure, and / or an abnormality in the function of some of the animal, such as an abnormality associated with an injury, medical condition, or disease. Lesions may appear in different parts of the animal, for example, may be contained in the animal's tract. Vascular lesions can act, for example, as an obstruction that completely or partially obstructs the vessel. The tract may be, for example, a blood vessel or other tract of an animal, but the lesion may be wholly or partially formed by a tumor in the tract, accumulation of material in the tract, and / or other causes of the lesion. Is also good. An invasive probe may include one or more sensors for detecting features of the lesion, which may include detecting the composition of the lesion.
一部の実施形態では、病変の組成を検出することは、病変に存在する1つ以上の細胞および/もしくは1つ以上の組織、ならびに/または病変に存在する1つ以上のプラーク状の物質を含む、病変の1つ以上の生体物質を同定することを含み得る。同定される病変の生体物質は、病変に存在する全ての生体物質であってもよく、または病変に存在する生体物質の一部のみであってもよい。生体物質の一部のみが同定されている場合、同定した物質は、単に、病変の組織/細胞などの特定の種類の物質のみ(プラーク状の物質などの他の物質と比較して)であってもよく、または特定の種類の組織/細胞(たとえば、病変に存在する赤血球、他の種類の細胞ではない)であってもよい。組成が決定されている場合および生体物質の1種またはいくつかの種類のみが同定されている場合、この組成を決定することは、病変において同定した物質の量を決定すること、たとえば、病変の全ての物質に対する1つ以上の同定した物質の比を計算することによることを含む、病変の全ての物質と比較して同定した物質の量を決定することを含み得る。 In some embodiments, detecting the composition of the lesion comprises removing one or more cells and / or one or more tissues present in the lesion and / or one or more plaque-like substances present in the lesion. And identifying one or more biological materials of the lesion, including. The biological material of the lesion to be identified may be all the biological material present in the lesion or only a part of the biological material present in the lesion. If only a portion of the biological material has been identified, then the identified material is simply a particular type of material, such as diseased tissue / cells (as compared to other materials, such as plaque-like materials). Or may be a particular type of tissue / cell (eg, red blood cells present in a lesion, not other types of cells). If the composition has been determined and if only one or several types of biological material have been identified, determining this composition may involve determining the amount of the identified substance in the lesion, for example, It may include determining the amount of the identified substance relative to all the substances in the lesion, including by calculating the ratio of one or more identified substances to all substances.
一部のこのような実施形態では、侵襲的プローブは、病変を同定および/または分類し得る。病変を同定または分類することは、一部の実施形態では、病変を診断することを含み得る。医療機器は、病変を解析し、解析に基づき臨床医に治療勧告を提供するように構成され得る。このような治療勧告は、病変を治療する方法、たとえば、どの治療または治療の組み合わせを病変を治療するために使用するかといった方法(たとえば、病変を除去すべき場合に、吸引カテーテルまたはステント型血栓回収器を使用するかどうか)、および/または治療装置を使用する方法(ステント型血栓回収器をどれくらい速く引き抜くか)を含み得る。一部のこのような実施形態では、侵襲的プローブは、病変の組成(たとえば、病変の1つ以上の生体物質の正体)、ならびに/または全体としての病変の1つ以上の他の特徴に少なくとも部分的に基づき、このような同定もしくは分類を行い、かつ/または当該治療勧告を作成し得る。たとえば、侵襲的プローブおよび/または以下に記載の他の関連する装置を含むシステムは、病変の生体物質を同定し得、同定した物質に基づき、病変の種類を同定するか、またはそうでなければ病変を分類し得る。病変の同定に基づき、システムは、特定の種類の病変の治療に関する勧告を作成し得る。別の例として、他の実施形態では、システムは、病変の生体物質を同定し得、同定した物質に基づき(単独、または病変の他の物質と比較して)、病変の治療に関する勧告を作成し得る。別の例として、他の実施形態では、システムは、病変の生体物質を特徴づける情報(たとえば、インピーダンススペクトル)に基づき、病変の治療に関する勧告を作成し得る。 In some such embodiments, an invasive probe may identify and / or classify a lesion. Identifying or classifying a lesion may, in some embodiments, include diagnosing the lesion. The medical device may be configured to analyze the lesion and provide a clinician with a treatment recommendation based on the analysis. Such treatment recommendations may include methods of treating the lesion, such as which treatment or combination of treatments to use to treat the lesion (eg, if a lesion is to be removed, a suction catheter or stent-type thrombus). And / or how to use the treatment device (how fast the stent-type thrombus collector is withdrawn). In some such embodiments, the invasive probe is at least associated with the composition of the lesion (eg, the identity of one or more biological materials of the lesion), and / or one or more other characteristics of the lesion as a whole. Based in part, such identification or classification may be made and / or the treatment recommendations may be made. For example, a system that includes an invasive probe and / or other related devices described below can identify the biological material of the lesion and identify the type of lesion based on the identified material, or otherwise. Lesions can be classified. Based on the identification of the lesion, the system may make recommendations for the treatment of a particular type of lesion. As another example, in other embodiments, the system may identify the biological material of the lesion and make recommendations regarding the treatment of the lesion based on the identified material (alone or in comparison to other substances in the lesion). I can do it. As another example, in other embodiments, the system may make recommendations regarding treatment of a lesion based on information characterizing the biological material of the lesion (eg, impedance spectrum).
さらにまたはあるいは、実施形態は、機械学習技術を使用して生体構造を同定および特徴づけるための技術に関する。これらの技術は、生体構造、たとえば、構造の中でも特に、動物(たとえば、ヒトまたは非ヒトの動物)における管(たとえば、血管系)の組織または病変であり得る生体構造において、特定の種類の組織および/または細胞(たとえば、血小板、平滑筋細胞、または内皮細胞)を機械が同定できるように使用され得る。機械学習技術は、生のインピーダンス分光法の測定データを、この生データから派生した値に加えて、使用し得る。さらに、機械学習技術は、インピーダンスを測定する周波数を選択して、確実な区別を可能にする周波数の小さなセットに到達するために、使用され得る。 Additionally or alternatively, embodiments relate to techniques for identifying and characterizing anatomy using machine learning techniques. These techniques are particularly useful in anatomical structures, such as vascular (eg, vascular) tissues or lesions in animals (eg, human or non-human animals), among other structures. And / or may be used to allow the machine to identify cells (eg, platelets, smooth muscle cells, or endothelial cells). Machine learning techniques may use raw impedance spectroscopy measurement data in addition to values derived from this raw data. In addition, machine learning techniques can be used to select the frequency at which to measure impedance and arrive at a small set of frequencies that allows for reliable discrimination.
一部の実施形態では、侵襲的プローブは、1つ以上のセンサを含んでもよく、これは、病変のインピーダンスを測定するためのセンサを含み得る。センサは、特定の周波数を有する電気信号を病変に適用する際に、病変のインピーダンスを測定し得る。医療機器は、このインピーダンスの値に基づき、病変の組成および/または病変の1つ以上の特徴を決定するように構成され得る。たとえば、各センサは、一部の実施形態では、侵襲的プローブの異なるセンサが病変の異なる生体物質に関する異なるインピーダンススペクトルを同時に生成し得るように、センサと接触する生体物質のインピーダンススペクトルを検出するように作動し得る。よって、医療機器は、決定した組成に部分的に基づき、治療勧告を作成し得る。上述のように、組成を決定することは、病変の中の1つ以上の生体物質の量を同定することを含んでもよく、この量は、病変の全ての物質よりも少なくてよい。たとえば、一部の実施形態では、赤血球で構成されている病変の量が決定される。 In some embodiments, an invasive probe may include one or more sensors, which may include sensors for measuring the impedance of a lesion. The sensor may measure the impedance of the lesion when applying an electrical signal having a particular frequency to the lesion. The medical device may be configured to determine a composition of the lesion and / or one or more characteristics of the lesion based on the value of the impedance. For example, each sensor may, in some embodiments, detect an impedance spectrum of a biological material in contact with the sensor, such that different sensors of the invasive probe may simultaneously generate different impedance spectra for different biological materials of the lesion. Can be operated. Thus, the medical device may make a treatment recommendation based in part on the determined composition. As described above, determining the composition may include identifying an amount of one or more biological materials in the lesion, which may be less than all the materials in the lesion. For example, in some embodiments, the amount of a lesion made up of red blood cells is determined.
本明細書中記載の様々な例は、血管系の病変に関連した医療機器および血管系の病変を治療する方法を論述する。しかしながら、実施形態はこれに限定されないことを理解すべきである。病変の特徴を検知するためおよび治療勧告を作成するための本明細書中記載の技術は、動物の身体構造上の管のいずれかの適切な病変または動物の身体構造の中の他の位置に生じ得る病変を含む、任意の適切な病変で使用され得る。病変が管の病変である場合、このような管は、たとえば、血管系の管および消化系の管を含み得る。当業者は、身体構造上の管が、解剖学的な空洞と異なることを理解するものである。たとえば、管は、1つの次元(たとえば、幅)において別の次元(たとえば、長さ)よりも有意に小さくてもよい。 The various examples described herein discuss medical devices and methods of treating vascular lesions associated with vascular lesions. However, it should be understood that embodiments are not so limited. The techniques described herein for detecting features of a lesion and generating a treatment recommendation may be performed at any suitable lesion in a duct on the anatomy of the animal or at other locations within the anatomy of the animal. It can be used with any suitable lesion, including possible lesions. Where the lesion is a vascular lesion, such vessels may include, for example, vascular and digestive tracts. One skilled in the art will appreciate that anatomical tubes are different from anatomical cavities. For example, a tube may be significantly smaller in one dimension (eg, width) than another dimension (eg, length).
よって、一部の実施形態では、侵襲的プローブは、血管系の病変の診断および/または治療のための医療機器の構成要素であり得る。たとえば、医療機器は、血栓除去装置であってもよく、侵襲的プローブは、血栓除去装置の構成要素であり得る。したがって、侵襲的プローブは、ガイドワイヤ、吸引カテーテル、マイクロカテーテル、ステント型血栓回収器(stent−retriever)、および/または別の血栓除去装置の構成要素であり得る。一部の実施形態では、医療機器は、ガイドワイヤ、吸引カテーテル、およびステント型血栓回収器のうちの2つ以上を含んでもよく、侵襲的装置が、これらのうちの1つ以上(これらの全てを含む)の構成要素であってもよい。 Thus, in some embodiments, an invasive probe may be a component of a medical device for diagnosing and / or treating vascular pathologies. For example, the medical device may be a thrombectomy device, and the invasive probe may be a component of the thrombectomy device. Thus, an invasive probe can be a component of a guidewire, suction catheter, microcatheter, stent-retriever, and / or another thrombectomy device. In some embodiments, the medical device may include two or more of a guidewire, a suction catheter, and a stent-type thrombus collector, and the invasive device may include one or more of these (all of them). May be included).
本発明者らは、病変の電気的測定に基づく、管の病変の種類を同定することを含む、病変の同定に関する従来の一般的な技術が、医療機関で有効に使用されるには十分な正確性または信頼性を有していないことを認識および理解していた。一部のこのような従来技術は、様々な種類の病変のそれぞれに関する、病変全体に関する多数のインピーダンススペクトルの作成、ならびに病変の各種類に関する「平均」インピーダンススペクトルを作成することを含む。しかしながら、病変は、人によって、または同じ人物の中であっても大きく異なり、全体としての病変に関する正確なまたは代表的な「平均」または「標準」のインピーダンススペクトルを作成することを実現することを困難にしている。他のこのような従来の技術は、厳格な測定プロセスを強いることにより、「標準」スペクトルの決定の間の各測定に関する病変と接触するセンサの精確な配置およびその後の患者での使用の間の同じ測定位置を要求することにより、信頼性を改善しようとしている。このような精確な配置は、実務で反復および再現することがほぼ不可能であり、未だ、患者での使用で有用であるよう十分な度合の正確性でこれらの技術を使用できるポイントまで信頼性を改善させていない。たとえば、患者での使用の間、患者の病変のインピーダンススペクトルの測定を行う必要があり、測定を、病変の各種類に関する複数の「標準」スペクトルに対して比較する必要があり、コンピュータを駆使した統計解析を、病変の種類を同定するための行う必要がある。しかしながら、典型的な従来の技術では、これらの複合手的な解析でも、最良でわずか50%超の確実性の度合を伴う結果となる。 We have found that conventional general techniques for lesion identification, including identifying the type of vascular lesion based on electrical measurements of the lesion, are not sufficient for effective use in medical institutions. Recognized and understood not to be accurate or reliable. Some such prior art techniques involve creating multiple impedance spectra for each of the various types of lesions and for the entire lesion, as well as creating an “average” impedance spectrum for each type of lesion. However, lesions vary widely from person to person or within the same person, making it possible to achieve an accurate or representative "average" or "standard" impedance spectrum for the lesion as a whole. Making it difficult. Other such conventional techniques impose a rigorous measurement process, thereby allowing precise placement of the sensor in contact with the lesion for each measurement during the determination of the "standard" spectrum and subsequent use in the patient. Attempting to improve reliability by requiring the same measurement location. Such precise placement is almost impossible to replicate and reproduce in practice and is still reliable to the point where these techniques can be used with sufficient accuracy to be useful in patient use Did not improve. For example, during use on a patient, measurements of the impedance spectrum of the patient's lesions need to be made, and the measurements need to be compared against multiple "standard" spectra for each type of lesion, and the Statistical analysis needs to be performed to identify the type of lesion. However, with typical prior art, even these combined analyzes result in a degree of certainty of at most just over 50%.
本明細書中記載の一部の実施形態は、病変の種類を同定する方法を目的とし、この方法は、全体としての病変に関する「標準」インピーダンススペクトルのデータベースの使用、またはこのような全体の病変のインピーダンススペクトルを比較するための統計解析を含まない。これらの実施形態の一部は、病変に存在する生体物質の一部または全ての種類および数などの病変の組成を同定することにより、病変を特徴づけるように構成されている。このことは、病変の1つ以上の組織および/もしくは細胞、ならびに/または病変に存在する1つ以上のプラーク状の物質を同定することを含む。よって、一部のこのような実施形態では、病変の組成は、高い度合の確実性で病変の特徴を同定するように解析され得る。このような病変の特徴は、病変の種類を含んでもよく、実施形態は病変を診断することを含み得る。一部の実施形態では、病変の組成は、特定の種類の病変が特定の組成(たとえば、生体物質の特定のセット、または生体物質の特定の相対量)に関連していることを同定する条件などの、病変の種類に関連する1つ以上の条件と比較され得る。特定の組成が、ある病変の種類に関連する条件を満たすことにより当該病変の種類に一致していると決定されると、この組成を有する病変は、当該種類の病変であると同定され得る。病変の生体物質の同定に基づく病変の同定は、高い信頼性(たとえば、90%超)を有し得る。 Some embodiments described herein are directed to a method of identifying a type of lesion, the method using a database of "standard" impedance spectra for the lesion as a whole, or such a whole lesion. Does not include statistical analysis to compare the impedance spectra of Some of these embodiments are configured to characterize a lesion by identifying the composition of the lesion, such as the type and number of some or all of the biological material present in the lesion. This includes identifying one or more tissues and / or cells of the lesion and / or one or more plaque-like substances present in the lesion. Thus, in some such embodiments, the composition of the lesion may be analyzed to identify the features of the lesion with a high degree of certainty. Such lesion characteristics may include the type of lesion, and embodiments may include diagnosing the lesion. In some embodiments, the composition of the lesion is a condition that identifies that a particular type of lesion is associated with a particular composition (eg, a particular set of biological materials, or a particular relative amount of biological material). Can be compared to one or more conditions related to the type of lesion. If a particular composition is determined to be consistent with a lesion type by satisfying conditions associated with the lesion type, then a lesion having this composition may be identified as a lesion of that type. The identification of a lesion based on the identification of the biological material of the lesion may have high reliability (eg, greater than 90%).
さらに本発明者らは、従来の血栓除去装置を含む従来の医療機器が、血管を含む血管系の病変の特徴に関する情報を提供しないこと、および従来の医療機器が、病変の治療の状態に関する情報を提供しないことを認識および理解している。さらに本発明者らは、この情報の欠損が、病変の治療が困難である原因であることを認識および理解している。たとえば、病変の組成に関する情報を用いない場合、臨床医は、利用可能な治療の選択肢の中から選択することが困難である場合があり、これは、各治療の選択肢が、異なる組成の病変で最良に働く場合があるからである。さらに、病変の治療の状態に関する情報を用いない場合、臨床医は、治療が成功して行われたかまたは行われていないかどうかに気づかない場合がある。この情報の欠損のため、複数の治療が、病変を正確に治療するために必要であり得る。このような治療は、それぞれ、患者への損傷のリスクを上げ、より重大なことには、一部の病変では、病変の持続期間を増大させる。血管が、病変により部分的または完全に阻害されている場合、血流の減少が、動物の組織への損傷を引き起こし得る。 In addition, the inventors have found that conventional medical devices, including conventional thrombectomy devices, do not provide information about the characteristics of lesions of the vasculature, including blood vessels, and that conventional medical devices do Recognize and understand not to provide. We further recognize and understand that this lack of information is a cause of the difficulty in treating the lesion. For example, without using information about the composition of the lesion, it may be difficult for the clinician to choose among the available treatment options, as each treatment option may have a different composition of lesion. It may work best. In addition, without using information about the status of treatment of the lesion, the clinician may not be aware that the treatment was successful or not. Due to the lack of this information, multiple treatments may be needed to correctly treat the lesion. Each such treatment increases the risk of injury to the patient, and more importantly, for some lesions, increases the duration of the lesion. If blood vessels are partially or completely inhibited by the lesion, reduced blood flow can cause damage to animal tissues.
したがって、本明細書中記載の実施形態では、医療機器は、病変の特徴を決定し得、治療の性能をモニタリングし得、かつ、治療の前および/または間で病変を治療する方法に関する勧告を作成し得る。このさらなる情報は、病変を1つのみの治療で除去することおよびその後の治療が同じ病変に必要ではないことを確実にしようとするため、または少なくともその機会を増やそうとするために、病変を治療する方法を仮決定する際および治療を行う際に、臨床医を支援し得る。医療機器は、たとえば、医療機器と病変との間の相互作用に関するリアルタイムの情報を臨床医に提供することにより、医療行為の間にリアルタイムで臨床医に情報を提供し得る。リアルタイムは、一部の実施形態では、医療機器により検知される対応するデータの情報をある時間以内に臨床医に提供することを含み、ここでの時間は、5秒未満、10秒未満、30秒未満、1分未満、または5分未満であってもよく、これは、勧告を作成するためにデータで行われる解析の必要要件に依存し得る。 Thus, in the embodiments described herein, the medical device can determine the characteristics of the lesion, monitor the performance of the treatment, and provide recommendations regarding how to treat the lesion before and / or during treatment. Can create. This additional information may be useful in treating lesions in an effort to ensure that the lesion is removed with only one treatment and that subsequent treatment is not necessary for the same lesion, or at least to increase the chance. Clinicians can be assisted in tentatively determining how to do so and in providing treatment. The medical device may provide information to the clinician in real time during the medical procedure, for example, by providing the clinician with real-time information regarding the interaction between the medical device and the lesion. Real-time, in some embodiments, includes providing a clinician with information of the corresponding data detected by the medical device within a period of time, where the time is less than 5 seconds, less than 10 seconds, 30 seconds or less. It may be less than a second, less than a minute, or less than 5 minutes, which may depend on the requirements of the analysis performed on the data to make recommendations.
一部の実施形態では、技術および装置の信頼性および有効性は、初期化および設定を介して改善することができ、これは、生体構造の物質もしくは構造自体を特徴づける際、および/または治療勧告を作成する際に使用される生体構造に関して回収、作成、および/または使用されるデータポイントの選択に対する特定の手法を使用してシステムを設定することによる改善を含む。このような回収されるデータポイントの決定は、生体物質のインピーダンススペクトルを測定する周波数の決定を含み得る。さらにまたはあるいは、この決定は、周波数に関するインピーダンス値(たとえば、周波数の範囲、または選択した周波数のいずれかのセット)を回収した後に、これらのインピーダンス値の特性の何を、その後の解析に使用すべきかを決定することを含み、これは、その後の解析で使用するために、インピーダンス値のセットの中の明確なデータ値のどれを使用すべきか、または、何の値がデータ値の解析から派生されるべきかを同定することを含む。一部の実施形態は、機械学習解析を使用して、このような周波数および/または特性を同定することを含み得る。 In some embodiments, the reliability and effectiveness of the techniques and devices can be improved through initialization and configuration, which can be useful when characterizing the material of the anatomy or the structure itself, and / or treating Includes improvements by setting up the system using a particular approach to the selection of data points to be collected, created, and / or used with respect to the anatomy used in making the recommendations. Determining such collected data points may include determining the frequency at which the impedance spectrum of the biological material is measured. Additionally or alternatively, after retrieving the impedance values for the frequency (e.g., a range of frequencies or any set of selected frequencies), any of the characteristics of these impedance values should be used for subsequent analysis. This includes determining which of the distinct data values in the set of impedance values to use, or what values are derived from analyzing the data values, for use in subsequent analyses. Including identifying what should be done. Some embodiments may include identifying such frequencies and / or characteristics using machine learning analysis.
実施形態が作動し得る特性は、データまたはデータのセットのディスクリプタまたはアトリビュートを含み、これは、インピーダンス測定のセットのディスクリプタまたはアトリビュートを含む。測定または測定のセットのディスクリプタまたはアトリビュートは、データセットのデータポイントまたはデータのセットを特徴づけてもよい。特性は、数値などの値を有し得る。特性を使用して異なる測定または測定のデータセットを特徴づける場合、特性は、異なる測定/セットで同じディスクリプタまたはアトリビュートであってもよく、よって、同じまたは類似の方法で測定/セットを特徴づけてもよいが、これらの異なる測定/セットのデータポイントに対応する異なる値を有してもよい。 Properties in which embodiments may operate include descriptors or attributes of data or sets of data, including descriptors or attributes of sets of impedance measurements. A descriptor or attribute of a measurement or set of measurements may characterize a data point or set of data of the data set. A property may have a value, such as a numerical value. If the characteristics are used to characterize different measurements or datasets of measurements, the characteristics may be the same descriptor or attribute in different measurements / sets, and thus characterize the measurements / sets in the same or similar manner. , But may have different values corresponding to these different measurement / set data points.
本明細書中記載の種類の特性は、インピーダンス測定またはインピーダンス測定のセット(たとえば、電気的インピーダンス分光法の測定)に存在する特性、および/またはインピーダンス測定またはセットから生じる特性を含み得る。インピーダンス測定に存在するまたはインピーダンス測定由来の特性は、測定または測定のデータセットの中に明らかに設定されている数値を含み得る。このような特性の例として、インピーダンス測定の大きさもしくは位相、またはインピーダンス測定のセットの中の、セットの最小値もしくは最大値の数値(ここで最小値/最大値は、絶対値および/もしくは相対値であり得る)が挙げられる。最小値または最大値のデータ値は、値の比較などのいくつかの解析を必要とし得るが、最小値/最大値の値自体は、データセットの中で見いだされた値である。派生した特性は、測定またはセットを説明し得るが、測定/セットで見いだされていない値を含み得る。代わりに、派生した特性の値は、測定/セットから生じてもよく、たとえば、測定/セットで1つ以上のコンピュータ処理を行うことを介して得られてもよい。派生した特性の例として、中でも、EIS測定の平均値、EIS測定の位相最大周波数(phase maximum frequency)、EIS測定のn分位数、EIS測定の1次導関数、およびEIS測定の2次導関数が挙げられる。 Properties of the type described herein may include properties that are present in the impedance measurement or set of impedance measurements (eg, electrical impedance spectroscopy measurements) and / or properties that result from the impedance measurement or set. Properties present in or derived from the impedance measurement may include numerical values explicitly set in the measurement or measurement data set. Examples of such properties are the magnitude or phase of the impedance measurement, or the numerical value of the minimum or maximum value of the set in the impedance measurement set (where the minimum / maximum values are absolute and / or relative values). Value). The minimum or maximum data value may require some analysis, such as comparing values, but the minimum / maximum value itself is the value found in the data set. Derived properties may describe the measurement or set, but may include values not found in the measurement / set. Alternatively, the value of the derived property may result from the measurement / set and may be obtained, for example, via performing one or more computer processes on the measurement / set. Examples of derived properties include, among others, the average value of the EIS measurement, the phase maximum frequency of the EIS measurement, the n quantile of the EIS measurement, the first derivative of the EIS measurement, and the second derivative of the EIS measurement. Functions.
一部の実施形態では、初期化および設定は、特定の種類の組織または特定の種類の病変などの目的の生体構造、および他の生体構造に関連するインピーダンス測定および/または特性の間を区別するためにフィルタをトレーニングすることを含み得る。一部のシナリオでは、インピーダンス測定を、特定の種類の病変、組織、または他の生体構造に関して回収する場合、回収されたインピーダンス測定のうちの1つ以上が、別の生体構造に対応していてもよい。たとえば、血餅または他の血管の病変に関するインピーダンス測定を回収するために使用されるプローブは、場合により、血餅のみと接触しない場合があるだけでなく、血管壁などの血餅に近位の他の組織と接触する場合がある。これらの、他の組織または生体構造に関するインピーダンス測定は、適切な血餅の解析を妨害する可能性がある。本発明者らは、目的の生体構造に関するインピーダンス測定と、他の生体構造を反映しているかまたはデータ回収の誤差を反映しているインピーダンス測定との間を区別するために、1つ以上の機械学習技術を使用してモデルをトレーニングする利点を認識および理解している。システムが、動物の身体の一部における病変(または他の目的の生体構造)の特徴を認識するためにトレーニングされている場合、身体の当該一部で見いだされ得るか、または病変の近位にあったであろう1つ以上の他の生体構造を、同定し得る。インピーダンス測定は、これらの他の生体構造に関して回収され得る。回収された後、このインピーダンス測定を、病変(または他の目的の生体構造)に関する他のインピーダンス測定と並行して使用して、病変(または他の目的の生体構造)または他の構造に関するインピーダンス測定間を区別するようにモデルをトレーニングし得る。トレーニングした後に、このモデルは、入力したインピーダンス測定をフィルタリングし、病変に関するインピーダンス測定の解析を妨害する別の生体構造に関するインピーダンス測定の可能性を防止または軽減するために、使用され得る。 In some embodiments, the initialization and settings distinguish between a target anatomy, such as a particular type of tissue or a particular type of lesion, and impedance measurements and / or properties associated with other anatomy. Training the filter for In some scenarios, when impedance measurements are collected for a particular type of lesion, tissue, or other anatomy, one or more of the collected impedance measurements correspond to another anatomy. Is also good. For example, probes used to collect impedance measurements for clots or other vascular lesions may not only come into contact with the clot alone, but may also be proximal to the clot, such as a vessel wall. May come in contact with other tissues. These impedance measurements on other tissues or anatomy can interfere with proper clot analysis. We have used one or more machines to distinguish between impedance measurements related to the anatomy of interest and impedance measurements that reflect other anatomy or reflect errors in data collection. Recognize and understand the benefits of training a model using learning techniques. If the system is trained to recognize features of a lesion (or other anatomy of interest) in a part of the animal's body, it can be found in that part of the body or One or more other anatomy that would have been may be identified. Impedance measurements can be collected for these other anatomy. Once collected, this impedance measurement can be used in parallel with other impedance measurements on the lesion (or other anatomy of interest) to measure impedance on the lesion (or other anatomy of interest) or other structure. The model can be trained to distinguish between. After training, the model can be used to filter the input impedance measurements and prevent or mitigate the possibility of impedance measurements on other anatomy that interfere with the analysis of the impedance measurements on the lesion.
全ての病変が管の中に形成されていないこと、および一部の実施形態は管以外の身体の領域にある病変で作動し得ることを理解すべきである。たとえば、一部の癌性細胞は、動物(たとえば、ヒト)の身体の他の部分に形成されていてもよい。本明細書中記載の一部の実施形態は、通常は管の中に見いだされない、癌性細胞などの病変の診断および/または治療に関する。しかしながら、一部の癌性細胞は管の中に見出すことができ、本明細書中記載の他の実施形態は、当該癌性細胞の診断および/または治療に関連することを理解すべきである。 It should be understood that not all lesions are formed in the vessel, and that some embodiments may work with lesions in areas of the body other than the vessel. For example, some cancerous cells may have formed in other parts of the body of an animal (eg, a human). Some embodiments described herein relate to the diagnosis and / or treatment of lesions, such as cancerous cells, that are not normally found in ducts. However, it should be understood that some cancerous cells can be found in the ducts and that other embodiments described herein relate to the diagnosis and / or treatment of such cancerous cells. .
また、以下に記載の一部の例は病変に関連しているが、実施形態は、病変で作動することに限定されず、いずれかの適切な生体物質の組成を有するいずれかの目的の生体構造で作動し得ることも理解すべきである。 Also, although some of the examples described below relate to lesions, embodiments are not limited to working with lesions, and any target biological material with any suitable biomaterial composition. It should also be understood that the structure can work.
技術の全般的な論述
図1は、本明細書中記載の一部の実施形態により作動する医療機器の例示的な構成要素の論述に関する状況を提供するために、当該医療機器を作動するために臨床医がたどり得るプロセスのフローチャートである。図2〜図3は、医療機器の例を例示しており、以下の他の図面は、機器の他の構成要素および当該機器が作動し得る方法を詳述している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE TECHNOLOGY FIG. 1 provides a context for discussion of exemplary components of a medical device operating according to some embodiments described herein, 5 is a flowchart of a process that a clinician may follow. FIGS. 2-3 illustrate examples of medical devices, and the other figures below detail other components of the device and the manner in which the device can operate.
プロセス100は、動物である対象の病変を診断および/または治療するために使用され得る。動物は、たとえば、ヒトまたは非ヒトの哺乳類を含む、ヒトまたは非ヒトの動物であり得る。病変は、管の中、たとえば、動物の静脈または動脈のような血管の中の病変であり得る。管の病変は、この管を完全にまたは部分的に阻害している可能性がある。本明細書中記載の実施形態は、
血管系における、病変の部位で形成されるか、もしくは身体の他の場所で形成され、病変の部位で固着する血餅(赤血球、白血球、フィブリン、血栓、塞栓、および/もしくは血小板を含む);
管壁から管の中心へ向かう腫瘍、たとえば、病変の部位での内皮細胞に対する損傷後の瘢痕組織の腫瘍もしくは他の腫瘍;
当該部位の管に関して解剖学的に「正常」もしくは「健常」ではない、管壁から管の中心へと別の形で延びる組織(たとえば、平滑筋細胞、弾性線維、外弾性板、内弾性板、疎性結合組織、および/もしくは内皮細胞);
動物の管を介して流れる体液の中で見出され得るコレステロール、カルシウム、脂肪性の物質、細胞の老廃物、フィブリン、および/もしくは他の物質(たとえば、血管系病変の場合では、動物の血管内で見いだされる物質)の蓄積を含む、病変の部位にあるプラーク状の物質の蓄積;
転移および/もしくはリンパ腫などの管で見いだされる癌性細胞;ならびに/または
動物の管の病変を引き起こし得る他のいずれかの組織および/もしくは生体物質
などの、異なる特徴の病変で作動し得る。
Blood clots (including red blood cells, white blood cells, fibrin, thrombus, emboli, and / or platelets) formed at the site of the lesion in the vasculature or elsewhere in the body and fixed at the site of the lesion;
Tumors from the vessel wall to the center of the vessel, eg, tumors of scar tissue or other tumors after damage to endothelial cells at the site of the lesion;
Tissues that are not anatomically "normal" or "healthy" with respect to the vessel at the site, but otherwise extend from the vessel wall to the center of the vessel (eg, smooth muscle cells, elastic fibers, outer elastic lamina, internal elastic lamina) , Loose connective tissue, and / or endothelial cells);
Cholesterol, calcium, fatty substances, cellular waste products, fibrin, and / or other substances (eg, in the case of vascular disease, the blood vessels of the animal) that may be found in body fluids flowing through the animal's ducts Accumulation of plaque-like substances at the site of the lesion, including the accumulation of substances found within
It can operate on lesions of different characteristics, such as cancerous cells found in ducts such as metastases and / or lymphomas; and / or any other tissues and / or biological material that can cause lesions in animal ducts.
異なる特徴の病変は、管の外側で形成され得る。これらの病変として、癌性細胞、たとえば、細胞腫、骨髄腫、白血病、リンパ腫、メラノーマ、新生物、混合型および/または肉腫が挙げられる。 Lesions of different characteristics can form outside the vessel. These lesions include cancerous cells, eg, cell tumors, myeloma, leukemia, lymphoma, melanoma, neoplasm, mixed and / or sarcoma.
一部の実施形態では、病変の組織像(たとえば、上述の生体物質のうちどれを病変が有しているか)を、病変に関する複数のインピーダンススペクトル、病変の組成(この組成は、病変に存在する生体物質を表し得る)に基づき同定して決定し得る。このような生体組織の同定は、病変に存在する組織および/もしくは細胞、ならびに/または病変に存在するプラーク状の物質、ならびに/または病変における当該組織、細胞、もしくはプラーク状の物質の相対量を同定することを含み得る。一部の実施形態では、病変に存在する生体物質を同定することは、組織/細胞が健常か健常ではないかに関わらず、たとえば、組織/細胞に関して各生体物質の状態を同定することを含み得る。細胞の健常ではない状態は、たとえば、細胞が炎症状態にあるか、疾患状態にあるか、癌性であるか、または他の異常な状態にあるかどうかを含み得る。 In some embodiments, a histology of the lesion (eg, which of the above-described biological materials the lesion has) is analyzed by a plurality of impedance spectra for the lesion, the composition of the lesion (the composition being present in the lesion). (Which may represent biological material). Identification of such a biological tissue can be performed by determining the relative amount of the tissue and / or cells present in the lesion and / or the plaque-like substance present in the lesion and / or the tissue, cells or plaque-like substance present in the lesion Identification may be included. In some embodiments, identifying the biological material present in the lesion may include, for example, identifying the status of each biological material with respect to the tissue / cell, regardless of whether the tissue / cell is healthy or unhealthy. . An unhealthy state of a cell can include, for example, whether the cell is in an inflammatory state, a disease state, a cancerous state, or other abnormal state.
実施形態が、対象の身体構造の中のいずれかの特定の形もしくは組成の病変、またはいずれかの特定の位置の病変で作動することに限定されないことを、理解すべきである。上述のように、説明を簡単にするため、管が動物の血管系である様々な例を、以下に提供する。 It should be understood that embodiments are not limited to operating with any particular shape or composition of lesions in the subject's anatomy, or with any particular location of lesions. As mentioned above, for simplicity of explanation, various examples are provided below in which the vessel is an animal vasculature.
図1のプロセス100を開始する前に、対象は、血管系の病変の症状を呈していてもよい。たとえば、血管造影のようなイメージング技術を使用した、病変および病変の潜在的な位置が存在するかどうかの仮決定を、臨床医が行ってもよい。症状および病変の位置の仮決定に基づき、臨床医は、この病変をさらに診断および/または治療するために、対象の血管系に侵襲的装置を挿入することを選択し得る。臨床医は、たとえば、医師(たとえば、内科医もしくは外科医)であってもよく、または(恐らくは医師の監視の下で)医療機器を作動する看護師もしくは医療技術者などの他の医療の専門家であってもよい。一部の実施形態では、臨床医は、対象と同じ部屋に位置していてもよく、これは対象の隣であることを含み、また他の実施形態では、臨床医は、対象とは離れた位置(たとえば、患者と同じビルディングの異なる部屋、または患者とは地理的に離れた位置)にいて、インターネットまたは他の広域ネットワーク(WAN)を含む1つ以上の有線および/または無線のネットワークを介して医療機器を制御するユーザインターフェースを作動していてもよい。
Prior to initiating the
プロセス100は、ブロック102で開始し、ここで臨床医は、侵襲的プローブを対象の血管系に挿入する。ブロック102で臨床医により挿入された侵襲的プローブは、医療機器用のガイドワイヤの遠位端に位置していてもよく、血管系に挿入するための形状、大きさ、または構成であり得る。さらに、ブロック102において、臨床医は、侵襲的プローブが病変の近位に配置されるまで、対象の血管系を介して侵襲的プローブを搬送し得る。これを行うために、臨床医は、イメージング技術、たとえば血管造影技術を使用して、対象の中の侵襲的プローブの位置をモニタリングし得る。ブロック102における侵襲的プローブの挿入および搬送は、既知の技術を使用することを含む、血管系への装置の挿入のための適切な技術を使用して行ってもよく、実施形態はこの方法に限定されない。
The
ブロック104では、臨床医は、病変の1つ以上の特徴を決定するように侵襲的プローブを作動させる。特徴は、病変のような生体構造の表現型および/または遺伝子型を含んでもよく、これは、生体構造間を区別するか、または生体構造の表現型の間を区別する性質を含む。特徴は、病変(または他の生体構造)の治療に影響を与える性質であってもよく、この性質を有する病変は、この性質を有さない病変から処置されてもよく、この性質に関して異なる値を有する病変は、異なって処置されてもよい。このような性質は、病変の身体構造に関連して組織学的なものであってもよく、および/またはどのように病変が動物の身体に位置しているか、または動物の身体と相互作用するかに関連した身体構造的なものであり得る。よって、特徴は、病変を説明し得る。例示的な特徴として、病変の位置、病変の大きさ(たとえば、長さ)、病変の組成、または以下に詳細に論述した他の特徴が挙げられる。特徴を決定するために、侵襲的プローブの1つ以上のセンサが、病変の組織および/もしくは他の生体物質、ならびに/または病変の近くに位置する健常な組織などの病変の部位の別の組織/物質の1つ以上の測定を行ってもよい。
At
一部の実施形態では、病変の1つ以上の特徴を決定することは、たとえば、病変に存在する異なる種類の細胞または組織の量を同定することにより、病変の組成を同定することを含み得る。一例として、調査した病変が、50%の赤血球、30%のフィブリン、および20%の血小板から構成されていることが同定され得る。 In some embodiments, determining one or more characteristics of the lesion may include identifying the composition of the lesion, for example, by identifying the amount of different types of cells or tissues present in the lesion. . As an example, it can be identified that the investigated pathology is composed of 50% red blood cells, 30% fibrin, and 20% platelets.
センサおよび測定の例を、以下に詳細に説明する。ブロック104で侵襲的プローブを作動させるために、臨床医は、侵襲的プローブの1つ以上のセンサと病変を接触させ、および/または医療機器のユーザインターフェースを作動して、病変の特徴を検出するようにセンサを使用するために、侵襲的プローブを始動し得る。
Examples of sensors and measurements are described in detail below. To activate the invasive probe at
ブロック106では、臨床医は、決定した病変の特徴に基づき、病変に関する治療勧告を作成および出力するように、医療機器を作動させる。以下に詳細に論述するように、病変の特徴に基づき医療機器により作成された治療勧告は、病変を治療する方法、たとえば、どの治療装置を、病変を治療するために使用するかといった方法(たとえば、病変の物質を対象から除去すべき場合に、吸引カテーテルまたはステント型血栓回収器を使用するかどうか)、および/または治療装置を使用する方法(ステント型血栓回収器をどれくらい速く引き抜くか)に関する勧告を含み得る。同様に以下に詳述されるように、医療機器は、たとえば、複数の異なる治療の選択肢のそれぞれに関連する条件と病変の特徴を比較し、病変の特徴が治療の選択肢に関して対応する条件を満たす場合に、治療の選択肢の勧告を出力することによるなどの様々な解析に基づき、治療勧告を作成し得る。医療機器による出力は、いずれかの適切な形態のユーザのインタラクションを介してもよく、これは、ユーザインターフェースを介した臨床医への視覚的、聴覚的、および/または触覚的なフィードバックを含む。一部の実施形態では、医療機器は、ブロック106において自動的に、ユーザのさらなる介入を伴うことなく、ブロック104で決定した病変の特徴を解析し、治療勧告を作成/出力し得る。他の実施形態では、臨床医は、解析および/または治療勧告の作成/出力をリクエストするために、医療機器のユーザインターフェースを作動し得る。
At
ブロック108では、臨床医は、医療機器の治療勧告を考察し、治療の選択肢を選択し、ブロック110において、選択した治療の選択肢を使用して病変を治療する。
At
一部の実施形態では、選択した治療の選択肢は、対象の血管系への追加的な侵襲的な医療上の構成要素の挿入を含み得る。ブロック102で挿入された侵襲的プローブがガイドワイヤの構成要素であった場合、たとえば、追加的な治療装置は、このガイドワイヤに沿って挿入され得る。このような場合の特定の例として、医療機器が、ステント型血栓回収器を使用した病変の完全なまたは部分的な除去を勧告する場合、ステント型血栓回収器が、血管系に挿入され得る。別の例として、医療機器が、代わりに吸引カテーテルでの除去を勧告する場合、臨床医は、吸引カテーテルを血管系に挿入し得る。さらなる例として、医療機器が、ステントの埋め込みを勧告する場合、ステント埋め込み装置(implanter)が、血管系に挿入され得る。
In some embodiments, the selected treatment option may include the insertion of additional invasive medical components into the vasculature of the subject. If the invasive probe inserted at
他の実施形態では、治療は、別の装置の挿入を必要としていなくてもよい。たとえば、ブロック102で挿入された侵襲的プローブは、ガイドワイヤの構成要素でなくてもよいが、代わりに、ステント型血栓回収器などの治療装置の構成要素であってもよい。このような場合、ブロック110の治療は、ブロック102で挿入された治療装置を使用して行われ得る。たとえば、ブロック102で挿入された侵襲的プローブがステント型血栓回収器の構成要素である場合、ブロック106の治療勧告は、ステントを膨張させる量、血餅をステントと合体させるために待機する時間の量、ならびに/またはステントおよび血餅を回収するための力もしくは速度などの、ステント型血栓回収器を作動する方法に特有であり得る。このような実施形態では、ブロック110において、臨床医は、ブロック106で医療機器が勧告するようにステント型血栓回収器を作動させることにより、病変を治療し得る。
In other embodiments, the treatment may not require the insertion of another device. For example, the invasive probe inserted at
一部の実施形態では、病変を治療せず、むしろ病変を未処置のままにする方法で対象を処置することを含む治療勧告が、作成され得る。たとえば、血管の病変の一部の種類は、有効に治療することが困難である場合があり、病変により閉塞されている血管の再開通を阻んでいる。たとえば、頭蓋内動脈硬化性疾患を反映する病変(ICAD病変)は、現在利用可能な所定の治療を除外することが困難である場合がある。よって、一部の実施形態では、ICAD病変が検出された場合、有効なICADの治療が利用可能となるまで、医療機器は、この病変を治療しない治療勧告を作成し得る。ICAD病変は、その組成、特に病変の中の生体物質の位置によって同定され得る。たとえば、医療機器が、本明細書中記載の技術を介して、血管の病変が、侵襲的プローブの内腔側にある血餅、およびプローブの内腔とは反対側にアテローム性動脈硬化のプラーク状の物質(たとえば、脂質のまたは石灰化した構成要素、平滑筋細胞、内皮の不存在)を含むと決定する場合、医療機器は、この病変がICAD病変であると決定し得る。 In some embodiments, a treatment recommendation can be made that includes treating the subject in a manner that does not treat the lesion, but rather leaves the lesion untreated. For example, some types of vascular lesions may be difficult to treat effectively, preventing reopening of blood vessels obstructed by the lesion. For example, lesions that reflect intracranial atherosclerotic disease (ICAD lesions) may be difficult to rule out certain treatments currently available. Thus, in some embodiments, if an ICAD lesion is detected, the medical device may make a treatment recommendation not to treat the lesion until an effective ICAD treatment is available. ICAD lesions can be identified by their composition, particularly the location of the biological material within the lesion. For example, a medical device may, via the techniques described herein, cause a vascular lesion to develop a blood clot on the luminal side of an invasive probe, and atherosclerotic plaque on the opposite side of the probe lumen. If the medical device determines that the lesion is an ICAD lesion, the medical device may determine that the lesion is an ICAD lesion (eg, lipid or calcified components, smooth muscle cells, absence of endothelium).
病変がブロック110で治療された後、プロセス100は終了する。一部の実施形態で行われ得る病変の治療後の追加的な行為を、以下に記載する。
After the lesion has been treated at
医療機器の例
上述のように、図1は、医療機器が、動物の血管系における病変を診断および/または治療するために本明細書中記載の一部の実施形態により医療機器が作動し得る方法の全般的な論述を提供した。図2〜図3は、当該診断および/または治療の一部として、血管系に挿入され得る侵襲的プローブを含む医療機器の一部の実施形態の例を提供する。
Examples of Medical Devices As described above, FIG. 1 illustrates that a medical device may operate according to some embodiments described herein to diagnose and / or treat a lesion in an animal's vasculature. A general discussion of the method was provided. FIGS. 2-3 provide examples of some embodiments of medical devices that include invasive probes that can be inserted into the vasculature as part of the diagnosis and / or treatment.
図2は、対象204の病状を診断および/または治療するために、臨床医202が作動し得る医療機器200を例示する。動物204(たとえば、ヒト)の病状は、虚血性脳卒中を引き起こし得るヒトの頭部の血管内の病変として図2の例に例示された、血管系の病変204Aであり得る。上述されるように、病変204Aは、血餅、プラーク状の物質の蓄積、平滑筋組織の過剰な増殖、および/または他の血管の病変であり得る。
FIG. 2 illustrates a
図2に例示される医療機器200は、ガイドワイヤ206、ハンドル208、および侵襲的プローブ210を含む。侵襲的プローブ210およびガイドワイヤ206の少なくとも一部は、侵襲的プローブ210が病変204Aの近位に位置するまで対象204の血管系に挿入され得る。よって、侵襲的プローブ210は、血管系(または他の管)へ挿入するような形状および構成であり得る。一部の実施形態では、侵襲的プローブ210は、約300マイクロメートルであるガイドワイヤ、または直径約3〜10フレンチであるマイクロカテーテル、または動物の管への挿入に適した直径を有する別の装置に取り付けられる。このような装置は、一部のこのような実施形態では、約1または2メートルの長さであり得、ここで侵襲的プローブ210は、たとえば、装置の終わりの5センチメートル内で、ガイドワイヤ/装置の一端に位置している。
The
対象204に挿入される侵襲的プローブ210は、1つ以上のセンサ212および測定部214を含み得る。一部の実施形態では、センサ212は、病変204Aの1つ以上の電気的な特徴を測定してもよく、これは病変204Aの組織および/または生体物質の1つ以上の電気的な特徴を測定することによる測定を含む。測定部214は、センサ212により作成されたデータを受信してもよく、一部の実施形態では、1つ以上の電気的な特徴を測定することの一部として、病変204Aへ適用される1つ以上の電気信号を作成し得る。
The
センサ212の例を、以下で詳細に説明する。具体的な1つの例として、センサ212は、インピーダンスセンサであり得、測定部214は、センサ212に、病変204Aの電気的インピーダンス分光法(EIS)を行わせ得る。たとえば、測定部214は、以下に詳細に論述するように、病変204Aの組成の同定に役立つように、異なる組織および/または異なる生体物質の間を区別するために選択される特定の周波数であり得る(および測定部214の発振器が生成するように構成されている)1つ以上の周波数の電気信号を生成するための1つ以上の発振器を含み得る。複数の周波数を使用して組織/物質を試験するように構成された実施形態では、測定部214は、1つの発振器が、試験する各周波数に特有であり、この周波数の信号を生成するように構成されている、複数の発振器を含み得る。
Examples of the
測定部214が病変204Aに適用する電気信号を生成する一部の実施形態では、測定部214が、侵襲的プローブ210の中に含まれており、対象204の血管系の中に挿入されることが好適であり得る。これは、センサ212および病変204Aにかなり接近させて測定部214を配置してもよく、病変204Aに適用した電気信号のノイズを制限し得る。たとえば、測定部214をハンドル208に配置させた場合、測定部214により生成された電気信号は、ガイドワイヤ206の端から端まで移動した後に、侵襲的プローブ210により出力され、病変204Aに適用される。信号がガイドワイヤ206の端から端まで移動した場合、電気的ノイズは、信号の質に影響を与える場合がある。侵襲的プローブ210の中に測定部214を配置することにより、この信号のノイズは制限され得る。測定部214が侵襲的プローブ210の中に配置されている場合、侵襲的プローブ210の管腔の中に配置されていてもよく、侵襲的プローブ210の表面(内部または外部)に配置されていてもよく、または、侵襲的プローブ210の表面(内部または外部)に付着したフィルムに埋め込まれていてもよい。
In some embodiments, where the
測定部214は、一部の実施形態では、特定用途向け集積回路(ASIC)として構成されていてもよい。一部のこのような実施形態では、ASICは、シリコン基板層を低減するパッケージングプロセスを使用して製造されていてもよい。たとえば、製造の間、集積回路は、能動素子を含まないシリコン基板層の上部に機能的な構成要素を含む「能動」シリコン層で、製造されていてもよい。この基板層は、層のスタックの最も下の層であってもよく、場合により最も厚い層であってもよい。従来では、基板層は、集積回路に構造上の安定性を与えるために、製造後は未処理のままである。一部の実施形態では、測定回路214は、能動層の製造後およびパッケージングの前に、シリコン基板層を除去することを含むプロセスを使用して、製造され得る。この製造プロセスは、能動素子を製造した側面とは反対側の側面であり得る、ウェハの底面から基板を除去することを含み得る。一部の実施形態では、シリコン基板の全てが除去され得る。他の実施形態では、実質的に全てのシリコン基板を除去してもよく、ここで「実質的に」除去することは、構造支持のためだけにシリコン基板を残すことなく、能動層の構成要素の適切な電気的機能を確保するために十分なシリコン基板のみを残すことを含む。シリコン基板を除去した後に、集積回路を、パッケージング材料で包んでもよい。
The
一部の実施形態では、センサ212および病変204Aにごく接近して測定部214を配置することは、電気信号が伝わる距離を制限することにより、信号減衰を低減させ得る。電線は低域周波数の応答を呈する傾向があるため、この信号減衰の低減は、高い周波数で特に有意であり得る。信号が伝わる距離を低減させることにより、信号源と病変との間の電気経路のカットオフ周波数を増大させることにより、診断または治療に使用できる周波数の範囲が増大し得る。結果として、組織または細胞の種類を区別するための特性を有意に高めることができる。センサ212および病変204Aにごく接近して測定部214を配置することは、カットオフ周波数を、一部の実施形態では最大1MHzに、他の実施形態では最大10MHzに、さらに他の実施形態では最大25MHzに増加させ得る。比較のため、測定部214をハンドル208に配置した場合では、カットオフ周波数は、500kHz未満に限定され得る。
In some embodiments, placing the
実施形態は、センサ212がEISセンサであるか、EIS工程を行うために駆動されるかに限定されないことを理解すべきである。一部の実施形態では、センサ212は、1つ以上の電気的センサ、機械的センサ、光学的センサ、生体センサ、または化学的センサであってもよく、またはこれらを含み得る。このようなセンサの具体的な例として、インダクタンスセンサ、キャパシタンスセンサ、インピーダンスセンサ、EISセンサ、電気インピーダンス・トモグラフィ(EIT)センサ、圧力センサ、フローセンサ、せん断応力センサ、機械的応力センサ、変形センサ、温度センサ、pHセンサ、化学組成物センサ、(たとえば、O2イオン、バイオマーカー、または他の組成物)、加速度センサ、および運動センサ、が挙げられる。これらのセンサは、既知の市販のセンサを含み得る。
It should be understood that embodiments are not limited to whether
一部の実施形態では、侵襲的装置210に含まれている測定部214は、センサ212を駆動し、および/またはセンサからの結果を処理してデータを作成し、ガイドワイヤ206に沿ってハンドル208へデータを送り返すように構成され得る。これは、たとえば、治療勧告が、医療機器200により作成される実施形態の場合であり得る。病変204Aの特徴を表すデータは、ガイドワイヤ206の端から端に沿って伝送され得る。このような伝送の間のノイズの作用を制限するために、一部の実施形態において、測定部214は、ガイドワイヤ206を介して実行する通信チャネル(たとえば、1つ以上のワイヤ)を介した伝送のためのデジタルデータを作成するために、アナログ−デジタル変換回路(ADC)または他の構成要素を含み得る。
In some embodiments, the
本明細書中記載の実施形態により、臨床医202は、医療機器200により作成された1つ以上の治療勧告により、病変204Aを治療し得る。図2に例示されてはいないが、医療機器200は、病変204Aの治療のための当該治療勧告を作成および出力するための制御装置を含み得る。制御装置は、一部の実施形態では、医療機器200の少なくとも1つのプロセッサにより実行される実行可能なコードとして実施される、病変解析設備として実施され得る。病変解析設備は、1つ以上の治療勧告に関して設定された情報と関連させて、医療機器200により(たとえば、侵襲的プローブ210により)決定される病変204Aの特徴を解析し得る。具体的な1つの例として、以下に詳細に論述されるように、病変解析設備は、病変204Aの特徴を、様々な治療勧告に関連した条件と比較し得、この特徴がある治療勧告の条件を満たす場合に、当該治療勧告を出力し得る。
In accordance with embodiments described herein,
一部の実施形態では、病変解析設備を実行するためのプロセッサおよび病変解析設備を保存する記憶媒体(たとえば、メモリ)、および治療勧告に関して設定された情報は、ハンドル208の中に配置されていてもよい。よって、ハンドル208におけるプロセッサで実行した病変解析設備は、ガイドワイヤ206の通信チャネルを介して、病変204Aの1つ以上の特徴を表すデータを、測定部214から受信し得る。
In some embodiments, a processor for executing the lesion analysis facility and a storage medium (e.g., a memory) storing the lesion analysis facility, and information set regarding the treatment recommendation are disposed in the
他の実施形態では、しかしながら、病変解析設備を実行するためのプロセッサおよび病変解析設備を保存する記憶媒体(たとえば、メモリ)、および治療勧告に関して設定された情報は、たとえば、別のコンピュータ装置に配置することにより、ガイドワイヤ206およびハンドル208から離間して配置されていてもよい。このコンピュータ装置は、たとえば、同じ部屋に位置することにより、ガイドワイヤ206およびハンドル208の近位に配置されていてもよい。あるいはコンピュータ装置は、たとえば、同じビルディングの異なる部屋に配置されることによりガイドワイヤ206およびハンドル208と離れて配置されていてもよく、またはガイドワイヤ206およびハンドル208と地理的に離れていてもよい。プロセッサ/媒体がガイドワイヤ206およびハンドル208と離間している実施形態では、コンピュータ装置は、ハンドル208からコンピュータ装置への直接的なワイヤ、ハンドル208とコンピュータ装置との間のワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク(WPAN)、ハンドル208とコンピュータ装置との間の無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、ハンドル208とコンピュータ装置との間の無線広域ネットワーク(WWAN)、および/またはインターネットを含む1つ以上の有線および/または無線の通信ネットワークを介して、病変204Aの1つ以上の特徴を表すデータを受信し得る。よって、一部の実施形態では、ハンドル208は、1つ以上のネットワークを介して通信するための1つ以上のネットワークアダプタを含み得る。
In other embodiments, however, the processor configured to execute the lesion analysis facility and the storage medium (eg, memory) storing the lesion analysis facility, and the information set regarding the treatment recommendations are located, for example, on another computer device. By doing so, it may be arranged separately from the
治療勧告が医療機器200により作成される場合、治療勧告は、臨床医202および/または他のいずれかのユーザに提示するために、医療機器により出力され得る。この出力は、1つ以上のネットワークを介した、別の装置および/または1つ以上のディスプレイ、たとえば、ディスプレイ216、または他の形態のユーザインターフェースに対する出力であり得る。図2の例では、病変解析設備は、ハンドル208の中に配置されたプロセッサで実行してもよく、治療勧告を作成してもよく、この勧告は、臨床医202へ提示するためのディスプレイ216に対する、ハンドル208の無線ネットワークアダプタを介した出力であり得る。実施形態はこの形態に限定されないため、他の形態のユーザインターフェースを使用してもよい。いずれかの適切な視覚的、聴覚的、および/または触覚的なフィードバックを使用してもよい。たとえば、治療勧告が、吸引カテーテルまたはステント型血栓回収器のいずれかを使用した病変の除去の間に勧告される場合、ハンドル208は、各選択肢のための発光ダイオード(LED)または他の視覚的な部品を含んでもよく、適切なLEDを明るくすることにより治療勧告を提示し得る。別の例として、治療勧告が、ステント型血栓回収器を作動させる方法に関連し、特に待機時間後にいつ抜き取りを開始するかの勧告に関連する場合、抜き取りを開始するための信号は、ハンドル208に組み込まれたバイブレーション部を介して提供される触覚的な信号を使用した出力であり得る。当業者は、上述のコンピュータ装置と同様に、ユーザインターフェースの部品が、ハンドル208の中に配置されてもよく、またはハンドル208と離間していてもよい(またはさらには遠く離れていてもよい)ことを理解するものである。
If the treatment advisory is created by the
電力が、ガイドワイヤ206の端から端に沿って延びる電力ケーブルを介して侵襲的プローブ210に提供され得る。電力ケーブルは、ハンドル208の電力供給装置に接続してもよく、これは、バッテリー、エナジーハーベスタ、電力供給系統(grid power supply)への接続、または他のエネルギー供給源であり得るが、実施形態はこの形態に限定されない。
Power may be provided to the
一部の実施形態では、ハンドル208は、図2には例示されていない、1つ以上のセンサを含み得る。ハンドル208に組み込まれたセンサは、臨床医202が治療を行った方法を伝えるために、医療機器200の作動をモニタリングし得る。たとえば、加速度計または他の運動センサが、ガイドワイヤ206および侵襲的プローブ210の移動を統括するハンドル208の移動を検出するために、ハンドル208に配置されていてもよい。たとえば、加速度計をモニタリングすることにより、臨床医202が、病変を除去するために複数の治療(たとえば、吸引カテーテルもしくはステント型血栓回収器を用いた複数の通過)を行ったか、または1つの通過のみで病変を回収できたかどうかの決定がなされ得る。
In some embodiments, handle 208 may include one or more sensors not illustrated in FIG. Sensors integrated into
一部の実施形態では、ハンドル208は、ガイドワイヤ206から取り外し可能であってもよく、作動ごとに再利用できてもよい。よって、侵襲的プローブ210および/またはガイドワイヤ206は、再利用できないように構成されていてもよく、代わりに、衛生的な理由のため廃棄できるように構成されていてもよく、また、ハンドル208は、ガイドワイヤ206に取り外し可能に取り付けられており、他のガイドワイヤ206および侵襲的プローブ210を用いて再利用されるように構成されていてもよい。たとえば、ガイドワイヤ206およびハンドル208は、ハンドル208が、ガイドワイヤ206と接続し、ガイドワイヤ206の構成要素(たとえば、通信チャネル、電力ケーブル)および侵襲的プローブと連動できるような補足的な接合部分を有し得る。
In some embodiments, handle 208 may be removable from
臨床医202は、ディスプレイ216を含み、ハンドル208の中に少なくとも部分的に配置され得る医療機器のユーザインターフェースを介して、医療機器200を作動し得る。たとえば、ハンドル208により、臨床医202はガイドワイヤ206および侵襲的プローブ210を、血管系の中を進むまたは戻るように移動でき、かつ/または侵襲的プローブ210の作動をもたらすことができる。
The
侵襲的プローブ210の作動は、侵襲的プローブ210の構成要素に依存し得る。たとえば、侵襲的プローブ210は、病変204Aの1つ以上の特徴を検知するためのセンサ212を含み得る。さらに、侵襲的プローブ210は、たとえば、1つ以上のセンサを作動させて病変204Aに電気信号を適用し、電気信号の適用の間および/または後に病変204Aの1つ以上の測定を行うことにより、1つ以上の特徴を検出するようにセンサを作動させるための測定部214を含み得る。一部の実施形態では、侵襲的プローブ210は、ステントを埋め込むことによる治療、および/または病変204Aを除去することによる治療を含む、病変204Aを治療するための1つ以上の構成要素を含み得る。病変除去の構成要素は、病変の除去に適したいずれかの技術に関連する構成要素を含み得るが、実施形態はこの形態に限定されない。一部の実施形態では、たとえば、侵襲的プローブ210は、ステントを使用した病変の回収を行うためのステント型血栓回収器の構成要素(たとえば、バルーン)、および/またはカテーテルの中へ病変を吸引するための吸引カテーテルの構成要素を含み得る。さらに侵襲的プローブ210は、たとえば、光干渉断層法(OCT)センサといった、図2に示されていない他のセンサを含み得る。
Operation of the
医療機器のユーザインターフェースは、ハンドル208の全体または一部に組み込まれていてもよく、よって、臨床医202は、侵襲プローブ210を用いて多くの異なる作動を行うことが可能となる。たとえば、ハンドル208のユーザインターフェースにより、臨床医202は、センサ212および測定部214に電気信号を適用し得、および/または病変204Aの測定を行うことが可能となり、および/または病変204Aを治療するための1つ以上の治療を行うことが可能となる。
The medical device user interface may be integrated into all or part of the
医療機器200が、病変204Aを治療するための1つ以上の作動を行うための治療の構成要素を含み得る例を説明してきたが、実施形態はこれによって限定されないことを理解すべきである。一部の実施形態では、医療機器200は、病変204Aの近位に配置しており、病変204Aを治療するために、ガイドワイヤに沿って挿入される追加的な治療装置のためのガイドワイヤであり得る。たとえば、侵襲的プローブ210およびガイドワイヤ206の挿入の後に、臨床医202は、ガイドワイヤの長さに沿って別の装置を挿入してもよく、またはガイドワイヤ206および侵襲的プローブ210を除去し、次に新規の装置を挿入し得る。新規に挿入された装置は、たとえば、病変204Aを治療するための、ステント埋め込み装置(implanter)、吸引カテーテル、ステント型血栓回収器、または他の装置であり得る。追加的な装置が挿入される一部の実施形態では、ハンドル208は、追加的な装置およびハンドル208が、互換性のあるインターフェースを有し得、ハンドル208のユーザインターフェースを使用して追加的な装置を作動し得るように、追加的な装置と互換性があり得る。
While an example has been described in which the
さらに、臨床医202が治療勧告にしたがって医療機器200を手動で作動する例を提供してきたが、実施形態はこれに限定されない。代替的な実施形態では、医療機器200は、センサ212からの入力に基づき、自動的に病変を治療し得る。たとえば、上記の簡潔な論述および以下の詳細な論述から明らかであるように、医療機器200は、病変204Aを治療する方法に関する治療勧告を作成し得る。一部の実施形態では、医療機器200は、治療勧告に従い、ユーザが介入することなく(しかしながら一部の実施形態では、臨床医202の監督の下で)、病変204Aを治療するための吸引カテーテル、ステント型血栓回収器、ステント埋め込み装置、または他の装置を、治療勧告にしたがい挿入および/または作動する。
Further, while examples have been provided in which the
実施形態は、動物の体内に挿入される侵襲的である医療機器または侵襲的な構成要素を含む医療機器での作動に限定されないことを、理解すべきである。たとえば、非侵襲的プローブは、本明細書中記載の選択された周波数または特性を使用して作動すること、または本明細書中記載されるようにトレーニングされたモデルを使用することを含み、本明細書中記載されるように作動する測定部および/またはセンサ(EISセンサなど)を有し得る。このような非侵襲的な装置は、たとえば、皮膚の病変の診断および/または治療に使用され得る。 It should be understood that embodiments are not limited to operation with medical devices that are invasive or that include invasive components inserted into the body of an animal. For example, non-invasive probes may operate using the selected frequencies or characteristics described herein, or include using models trained as described herein. It may have a measurement and / or sensor (such as an EIS sensor) that operates as described herein. Such non-invasive devices can be used, for example, in diagnosing and / or treating skin lesions.
また、本明細書中記載の技術は、挿入され次に除去され得るが、同様に埋め込み可能な装置で使用され得るガイドワイヤまたは他のツールなどの挿入可能な装置を伴う使用に限定されないことを、理解すべきである。たとえば、本明細書中記載の種類の測定部およびセンサは、ステント、たとえば、センサがステントに直接配置されているステント、と共に使用され得る。この方法では、ステントが配置されている領域の組織のモニタリングが、ステントが配置された直後および後に行われ得る。センサは、ステントが配置されている領域の組織の1つ以上の特徴(たとえば、組成)を検知し得る。検知された特徴を使用して、ステントが接触した1つ以上の生体構造の特徴を推測し、1つ以上の生体構造に関する決定を行ってもよい。たとえば、このシステムは、ステントが接触している組織が健常であるかどうか、または瘢痕組織もしくは他の健常ではない組織が形成しているかどうか、もしくは閉塞が形成されているかどうかを決定するために、使用され得る。 Also, it is noted that the techniques described herein are not limited to use with insertable devices, such as guidewires or other tools, which can be inserted and then removed, but may also be used with implantable devices. Should be understood. For example, a measurement portion and sensor of the type described herein can be used with a stent, for example, a stent where the sensor is located directly on the stent. In this manner, monitoring of the tissue in the area where the stent is located may be performed immediately after and after the stent is deployed. The sensor may detect one or more characteristics (eg, composition) of the tissue in the area where the stent is located. The sensed features may be used to infer characteristics of one or more anatomical structures with which the stent has contacted and to make decisions regarding the one or more anatomical structures. For example, the system may be used to determine whether the tissue that the stent is in contact with is healthy, or whether scar tissue or other unhealthy tissue is forming, or whether an occlusion has been formed. , Can be used.
図3は、一部の実施形態が作動し得る侵襲的プローブ210の例を例示する。図3の例の侵襲的プローブ210は、ステントと同様に構成されているメッシュ300を含む。侵襲的プローブ210は、一部の実施形態では、ステント型血栓回収器として作動可能であり得る。他の実施形態では、侵襲的プローブ210は、ステント型血栓回収器として作動可能ではないが、恐らくは1つのセンサのみを使用する場合よりも良好な正確性で病変の特徴を検出するために、センサと病変との間に複数の接触ポイントを提供するためのメッシュ300または別の構造を含み得る。
FIG. 3 illustrates an example of an
よって、一部の実施形態(図3の実施形態ではない)では、侵襲的プローブ210は、たとえば、侵襲的プローブ210の遠位端に位置し得る、1つのセンサのみを含み得ることを理解すべきである。このようなセンサは、2つの電極として実施されてもよく、このうちの1つは、病変に電気信号を適用してもよく、このうちの1つは、適用した信号を受信し得る。受信した信号と適用した信号の比較に基づき、以下に詳細に論述するように、1つ以上の決定がなされ得る。
Thus, it is understood that in some embodiments (not the embodiment of FIG. 3), the
しかしながら、本発明者らは、侵襲的なプローブ210に追加的なセンサを含むことにより、より詳細な情報を決定することが可能であり得ることを認識および理解している。たとえば、侵襲的プローブ210に追加的なセンサを含むことは、1つのセンサのみと比較してより高い精度で病変の組成に関する情報を作成することが可能となり得る。このような追加的なセンサは、たとえば、場合により異なるインピーダンススペクトルが同じ病変の異なる位置で決定され得るように、侵襲的プローブに沿って複数の位置のそれぞれで、インピーダンススペクトルを決定することが可能になり得る。このことは、たとえば、各センサを使用してインピーダンススペクトルを決定することを含み得る。この場合の各インピーダンススペクトルは、センサ(その2つの電極を伴う)が接触する、病変の生体物質のインピーダンススペクトルであろう。一部の病変は、複数の異なる生体物質(たとえば、異なる組織もしくは細胞、または異なるプラーク状の物質)を含み得る。侵襲的プローブの各センサが異なる生体物質と接触する場合、各センサは、それぞれの異なる生体物質に関する異なるインピーダンススペクトルを決定し得る。しかしながら、これは、一部の病変では、侵襲的プローブの2つ以上のセンサが同じ生体物質と接触し得る場合であってもよく、このような場合は、同じまたは実質的に同じインピーダンススペクトルを作成し得る。よって、一部の実施形態では、侵襲的プローブは、病変の生体物質に関するインピーダンススペクトルを作成するように各センサを作動し得る。病変の複数の生体物質のそれぞれに関するインピーダンススペクトル(すなわち各病変に関する複数のインピーダンススペクトル)を作成することは、全体としての病変に関する1つのインピーダンスを決定することと対比をなしている。EISを行うことを介するものを含む、複数のセンサを使用して病変の組成を決定するための技術は、以下に論述されている。
However, the present inventors have recognized and appreciated that by including additional sensors in the
よって、図3は、プローブ210の外面および/または内面に沿って配置された複数のセンサを有する侵襲的プローブ210の例を例示する。センサ302(センサ302A、302B、302C、302D、本明細書中では総称的または集合的にセンサ302と呼ばれている)は、構造300に沿って配置され得る。一部の実施形態では、各センサは、電気信号を適用するため、および/または適用した電気信号を検出するための1つ以上の電極であり得、または当該1つ以上の電極を含み得る。
Thus, FIG. 3 illustrates an example of an
一部の実施形態では、図3に例示されてはいないが、侵襲的プローブ210は、膨張する際に構造300を外側へ広げ、病変と良好に接触させるためのバルーンを含み得る。使用の最中に、たとえば、構造300は、たとえば、センサ302が複数のポイントでの接触を検出するまでバルーンを使用して構造300を膨張させた後に、構造300の遠位端に位置するセンサが、これらが病変の裏側(far side)を通ることを検出するまで、病変に全体または部分的に挿入され得る。構造300の膨張は、侵襲的プローブ210の制御装置(たとえば、測定部304)により制御されてもよく、または医療機器の他の場所に配置された病変解析設備により、および/もしくは医療機器のユーザインターフェースを介して臨床医により制御されてもよい。
In some embodiments, not illustrated in FIG. 3, the
一部の実施形態では、測定部304は、たとえば、病変に適用するための1つ以上の電気信号を作成し、センサ302により作成されたデータを解析することによることを含む、1つ以上の測定を行うようにセンサ302を作動し得る。センサ302により作成されたデータの解析は、上述の病変解析設備またはユーザインターフェースなどの、患者の外側へとガイドワイヤに沿って伝送されるデータのアナログ−デジタル変換を行うことを含み得る。
In some embodiments,
センサ302が電気的なセンサである例を提供してきたが、実施形態はこれらに限定されないことを理解すべきべきである。たとえば、センサ302は、1つ以上の電気的センサ、機械的センサ、光学的センサ、生体センサ、または化学的センサであってもよく、または当該センサを含み得る。このようなセンサの具体的な例として、インダクタンスセンサ、キャパシタンスセンサ、インピーダンスセンサ、EISセンサ、電気インピーダンス・トモグラフィ(EIT)センサ、圧力センサ、フローセンサ、せん断応力センサ、機械的応力センサ、変形センサ、温度センサ、pHセンサ、化学組成物センサ、(たとえば、O2イオン、バイオマーカー、または他の組成物)、加速度センサ、および運動センサ、が挙げられる。
While examples have been provided in which
センサおよび検知技術の例
上述のように、一部の実施形態では、侵襲的プローブの測定部は、電気的インピーダンス分光法(EIS)を行うように侵襲的プローブのセンサを作動し得る。図4〜図11は、このようなセンサおよび測定部が配置され得る方法の例を記載し、当該センサおよび測定部の作動に関する技術の例を記載している。しかしながら、実施形態は、このセクションに記載のEISに関する例による作動に限定されないことを理解すべきである。
Examples of Sensors and Sensing Techniques As described above, in some embodiments, the measurement portion of an invasive probe may operate the sensor of the invasive probe to perform electrical impedance spectroscopy (EIS). 4 to 11 describe examples of how such sensors and measuring units can be arranged and describe examples of techniques relating to the operation of the sensors and measuring units. However, it should be understood that embodiments are not limited to operation by the example for the EIS described in this section.
図4〜図11に関してこのセクションに記載されている技術は、ヒトなどの哺乳類を含む動物の管の病変の組織および/または生体物質の区別を可能にする。本明細書中「区別」は、たとえば、病変の1つ以上の種類の細胞(たとえば、赤血球および/もしくは白血球、もしくは異なる種類もしくは状態の内皮細胞)、ならびに/または病変の1つ以上の種類の他の生体物質(たとえば、コレステロールなどのプラーク状の物質)を決定することにより、異なる組成の病変間を区別する、この方法により提供される可能性を意味することを、理解すべきである。より大まかには、恐らくはこのセクションに記載の技術によりなされる区別は、試験した病変に関連する情報の少なくとも1つの項目を決定することを含む。これらの技術を介して決定され得る情報の例を、以下に提供する。 The techniques described in this section with respect to FIGS. 4-11 allow the differentiation of tissue and / or biological material of vascular lesions in animals, including mammals such as humans. As used herein, "distinguish" refers to, for example, one or more types of cells of a lesion (eg, red blood cells and / or white blood cells, or endothelial cells of a different type or state), and / or one or more types of lesions. It should be understood that determining the other biological material (eg, a plaque-like material such as cholesterol) implies the potential offered by this method to distinguish between lesions of different composition. More generally, the distinction, possibly made by the techniques described in this section, involves determining at least one item of information related to the pathology tested. Examples of information that can be determined via these techniques are provided below.
図4に概略的に例示されている細胞区別法10は、試験する病変のインピーダンスの周波数スペクトルを決定する第1のステップ12を含む。
The cell differentiation method 10 schematically illustrated in FIG. 4 includes a
本明細書中、スペクトルは、病変のインピーダンスの対の値のセットを意味すると理解すべきであり、後者は複素数とすることができ、対応する周波数の値である。よってこのスペクトルは、離散していてもよく、有限数の対のみを含み得る。これらの対は、特に、数Hz、さらには数十のHzにより、さらには数百のHzで、分けられていてもよい。しかしながら、他の実施形態では、このステップで決定したスペクトルは、周波数バンドにわたり、連続であるか、偽連続であるか、または離散している。偽連続は、スペクトルが、100Hz以下、好ましくは10Hz以下、さらに好ましくは1Hz以下で分けられた、連続した周波数で決定されることを意味すると理解すべきである。組織のインピーダンスが決定される周波数バンドは、たとえば、10kHzから、好ましくは100kHzから拡張する。実際に、低い周波数では、病変の組織/物質の膜は、電気絶縁体として作用し、これにより、インピーダンスは、非常に高く、とりわけ、ほとんど変動しない。さらに、病変の組織/物質のインピーダンスが決定される周波数バンドは、たとえば、最大100MHz、好ましくは1MHzにまで拡張する。実際に、高い周波数では、病変を構成する組織/物質の壁は、電気的観点から透過性となる。よって、測定したインピーダンスは、もはや生体物質を表すものではない。このスペクトルは、病変の複素インピーダンスの、実数部および/または虚数部および/または絶対値および/または位相の周波数スペクトルであり得る。 As used herein, a spectrum is to be understood as meaning a set of impedance pair values of a lesion, the latter of which can be a complex number and the corresponding frequency value. Thus, the spectrum may be discrete and may include only a finite number of pairs. These pairs may be separated, in particular, by a few Hz, even by tens of Hz, and even by hundreds of Hz. However, in other embodiments, the spectrum determined in this step is continuous, pseudo-continuous, or discrete over the frequency band. Pseudo-continuous should be understood to mean that the spectrum is determined at a continuous frequency, separated by less than 100 Hz, preferably less than 10 Hz, more preferably less than 1 Hz. The frequency band in which the impedance of the tissue is determined extends, for example, from 10 kHz, preferably from 100 kHz. In fact, at low frequencies, the lesion tissue / substance membrane acts as an electrical insulator, so that the impedance is very high and, in particular, varies little. Furthermore, the frequency band in which the impedance of the tissue / material of the lesion is determined extends, for example, up to 100 MHz, preferably to 1 MHz. In fact, at high frequencies, the tissue / material walls that make up the lesion become permeable from an electrical point of view. Thus, the measured impedance no longer represents the biological material. This spectrum may be a real and / or imaginary part and / or an absolute value and / or a phase frequency spectrum of the complex impedance of the lesion.
病変のインピーダンスの周波数スペクトルを決定する第1のステップ12は、特に、図5と関連させて本明細書中以下に記載するように行われ得る。
The
第1に、ステップ14の間に、2つ、好ましくは3つ、さらにより好ましくは4つの電極を、試験する病変と接触させて配置する。これらの電極は、交流発電機と接続している。試験する病変に電流を通すために2つの電極を用いること、および他の2つの電極間の電位差を測定することが可能となるため、4つの電極を用いた測定が好ましい。このことにより、測定の正確性を改善することが可能となる。次に、ステップ16の間に、交流電流を、病変に接触した電極間に印加する。次に、ステップ18の間に、印加した電流の周波数を変えることにより、対応する電圧を、異なる周波数に関して電極の末端で測定する。最後に、ステップ20の間に、測定した電圧と印加した電流との間の比を、測定を行った各周波数で計算した。この比は、測定周波数の関数として、試験した病変のインピーダンスを提供する。計算した比により、病変のインピーダンスの周波数スペクトルを定義することが可能となる。
First, during
スペクトルが連続または偽連続である場合、これは、図6に例示されるように、この特定の場合では周波数の関数として病変のインピーダンスの絶対値を提供する曲線の形態で表されてもよく、後者は、対数の尺度によりプロットされている。ここでは対数の尺度がx軸で使用されていることに留意されたい。 If the spectrum is continuous or pseudo-continuous, this may be represented in the form of a curve providing the absolute value of the impedance of the lesion as a function of frequency in this particular case, as illustrated in FIG. The latter is plotted on a log scale. Note that a log scale is used here on the x-axis.
図4の区別法10のステップ22では、次に、病変のインピーダンスの異なるモデル、すなわち、病変をモデル化し得る異なる電気回路を選択する。ここでは、定位相要素を含むが、キャパシタンスを含まないモデルを選択する。実際に、定位相要素モデルは、キャパシタンスよりも病変の事象を実数で(realistically)モデル化することが見いだされている。 In step 22 of the discriminant method 10 of FIG. 4, a different model of the impedance of the lesion is selected, that is, a different electric circuit capable of modeling the lesion. Here, a model that includes the constant phase element but does not include the capacitance is selected. In fact, it has been found that constant phase element models model lesion events more realistically than capacitance.
定位相要素(またはCPE)は、インピーダンスZCPEの形態:
jは、−1の平方根(j2=−1)であり;
ωは、電流の特定のパルスであり(ω=2πf(fは電流の周波数である));
Q0は、定位相要素の実パラメータであり;
αは、0〜1の間にある定位相要素の別の実パラメータであり、これにより、定位相要素の相φCPEは、−απ/2に相当する)
を有する。
The constant phase element (or CPE) is in the form of an impedance Z CPE :
j is the square root of −1 (j 2 = −1);
ω is a particular pulse of current (ω = 2πf, where f is the frequency of the current);
Q 0 is the real parameter of the constant phase element;
α is another real parameter of the constant phase element between 0 and 1, whereby the phase φ CPE of the constant phase element corresponds to −απ / 2)
Have
以下の記載では、インピーダンスが上記の式[1]により提供される定位相要素が、例として選択されている。 In the following description, a constant phase element whose impedance is provided by equation [1] above has been selected as an example.
病変のインピーダンスのモデルは、特に、図7〜図10に関する本明細書中以下に記載のものから選択され得る。明らかに、モデルが単純であるほど、計算は単純である。しかしながら、複素数のモデルが、測定により得られるインピーダンスのスペクトルとより良好に相関してもよく、よってより正確な結果をもたらし得る。 The model of the impedance of the lesion may be selected from among those described herein below with respect to FIGS. 7-10, among others. Obviously, the simpler the model, the simpler the calculation. However, the complex model may better correlate with the impedance spectrum obtained from the measurement, and may thus give more accurate results.
図7に例示された第1のモデル24では、病変のインピーダンスが、定位相要素30および第2の抵抗32の並列接続28と直列に取り付けられた第1の抵抗26によりモデル化されている。
この場合、病変の総抵抗Ztotは、
Ztotは、病変を表す第1のモデル24の総インピーダンスであり;
R1およびR2は、第1の抵抗26および第2の抵抗32の抵抗値である)
の形態である。
In the
In this case, the total resistance Z tot of the lesion is
Z tot is the total impedance of the
R1 and R2 are the resistance values of the
It is a form of.
このようなモデルは、個々の並列の取り付けのセットのように、測定電極を覆う病変を特に良好に説明しており、各個々の取り付けは、個々の抵抗および個々のキャパシタンスの並列の取り付けと直列にある個々の抵抗から構成されている。このような取り付けにより、パラメータが異なり得る並列の異なる回路によって測定電極の表面の全てにわたる時定数の分布の時定数をモデル化することが可能となる。ここで、これらの並列の回路はそれぞれ、病変の異なる組織/物質を表す。よって、病変の組織/物質が、異なる電気的性質、特に異なる抵抗および/またはキャパシタンスを呈し得るとの事実が、モデル化される。 Such a model describes the lesion covering the measuring electrode particularly well, such as a set of individual parallel mountings, where each individual mounting is in series with the parallel mounting of individual resistances and individual capacitances. Are composed of individual resistors. Such an attachment makes it possible to model the time constant of the distribution of the time constant over the entire surface of the measuring electrode by different circuits in parallel, whose parameters may be different. Here, each of these parallel circuits represents a different tissue / substance of the lesion. Thus, the fact that the tissue / material of the lesion may exhibit different electrical properties, especially different resistances and / or capacitances, is modeled.
図8Aに例示されている第2のモデル34は、第2の定位相要素36の直列の取り付けにより、図7のモデル24を補完している。この第2の定位相要素36のインピーダンスZCPE,2は、同様に、
βは、この第2の定位相要素の定位相が−βπ/2に相当するような、0〜1の間にある実パラメータであり;
Q1は、定位相要素の実パラメータである)
の形態であるように選択され得る。
The
β is a real parameter between 0 and 1 such that the constant phase of this second constant phase element corresponds to -βπ / 2;
Q 1 is the real parameter of the constant phase element)
May be selected to be in the form of
よって、この第2のモデル34に係る病変の総インピーダンスZtotは、以下の式:
第2のモデル34の変形34’が、図8Bに示されており、高い周波数でのインピーダンス曲線の良好な適合のための、図8Aの回路と並列にあるキャパシタンスCの追加により、図8Aのモデルと異なっている。
A variant 34 'of the
図9に例示した第3のモデル38は、抵抗R3の第3の抵抗40と並列に取り付けられている図7のモデルに対応している。この場合、病変の総インピーダンスZtotは、式:
最後に、第4の例示的なモデル42を、図10に例示する。このモデル42は、例示されるように、定位相要素30および第2の抵抗32の直列の取り付けと並列に取り付けられた第1の抵抗26を含む。
Finally, a fourth
このモデル42に関する病変の総インピーダンスZtotは、式:
次に、区別法は、ステップ22で選択された各モデルで、病変のインピーダンスのモデルと、ステップ12で決定したスペクトルとの間の相関を最適化する定位相要素30のインピーダンスを決定するステップ44を続行する。
Next, a differentiating step determines, for each model selected in step 22, the impedance of the
この、病変のインピーダンスのモデルと、ステップ12で決定したスペクトルとの間の相関を最適化するステップは、当業者に知られているいずれかの最適化方法により実施され得る。例として、最小二乗法を実施してもよく、これにより、このステップ44を実際に比較的単純に実施することを可能にする。
This step of optimizing the correlation between the model of the impedance of the lesion and the spectrum determined in
実際に、定位相要素のインピーダンスのパラメータ以外の、異なるモデルの他のパラメータもまた、このステップ44の間に決定される。これらの要素はまた、試験される病変、および/または構成される組織/物質に関する情報を得るために有用であり得る。 In fact, other parameters of the different models, other than the constant phase element impedance parameters, are also determined during this step 44. These factors may also be useful for obtaining information about the pathology being examined and / or the tissue / material being composed.
次に、区別法10の中間のステップ46が提供され得る。このステップ46は、病変のインピーダンスの測定したスペクトルと最良に相関するように思われるモデルを決定することを含む。この最良のモデルは、たとえば、測定したスペクトルでの標準偏差を最小限にするモデルであり得る。本明細書中の以下の説明では、モデル24が病変のインピーダンスの測定したスペクトルに最良に相関したモデルとして保持されている場合が、想定されている。
Next, an intermediate step 46 of the differentiator 10 may be provided. This step 46 involves determining the model that appears to best correlate with the measured spectrum of lesion impedance. This best model may be, for example, a model that minimizes the standard deviation in the measured spectrum. In the following description of the present specification, it is assumed that the
ステップ48の間に、病変の実効キャパシタンス(または見かけのキャパシタンス)を、定位相要素のインピーダンスのパラメータおよび対応するモデルから推定する。 During step 48, the effective capacitance (or apparent capacitance) of the lesion is estimated from the constant phase element impedance parameters and the corresponding model.
理論的には、この実効キャパシタンスは、細胞構造の要素の個々のキャパシタンスのセットを表す。実効キャパシタンスは、細胞構造の要素の分散型のローカルキャパシタンス(distributed local capacitance)を表す。これらの細胞構造の要素は、特に、細胞構造の細胞の核、また、ゴルジ体、ベシクル、ミトコンドリア、リソソーム、および膜の相互作用で役割を果たし得る他の要素などの細胞の他の部分のうちの全てまたは一部であり得る。また、実効キャパシタンスは、細胞の幾何学的形状および細胞間の空間に影響され得る。実効キャパシタンスは、病変の一部または全ての電気的な膜の事象を表すことが可能であるモデルである。このモデルにより、病変の組織/物質を関連させて(relevantly)区別することが可能となる。 Theoretically, this effective capacitance represents the set of individual capacitances of the elements of the cell structure. Effective capacitance refers to the distributed local capacitance of the elements of the cellular structure. These elements of the cell structure are, among other things, the nucleus of the cell of the cell structure and other parts of the cell such as the Golgi, vesicles, mitochondria, lysosomes, and other elements that may play a role in membrane interactions. May be all or part of Also, the effective capacitance can be affected by cell geometry and the space between cells. Effective capacitance is a model that can represent some or all of the electrical membrane events of a lesion. This model allows the tissues / materials of the lesion to be relevantly distinguished.
より実質的には、実効キャパシタンスは、個々の並列の取り付けを含むモデルで病変のインピーダンスを同定することにより決定され、ここでの個々の並列の取り付けは、それぞれ、少なくとも1つの個々の抵抗および1つの個々のキャパシタンスを含む。それぞれの取り付けは、特に、第2の個々の抵抗と個々のキャパシタンスの並列の取り付けと直列にある第1の個々の抵抗を含んでもよく、好ましくはこれらからなり得る。これらの個々の取り付けは、病変の各組織/物質の事象をモデル化することを目的とする。よって、実効キャパシタンスは、病変において、全ての個々のキャパシタンスの存在からもたらされる、キャパシタンスである。 More substantially, the effective capacitance is determined by identifying the impedance of the lesion in a model that includes individual parallel attachments, where each individual parallel attachment is at least one individual resistance and 1 Includes two individual capacitances. Each mounting may in particular comprise and preferably consist of a first individual resistor in series with the parallel mounting of the second individual resistor and the individual capacitance. These individual attachments are aimed at modeling the events of each tissue / material of the lesion. Thus, the effective capacitance is the capacitance resulting from the presence of all individual capacitances at the lesion.
モデル24(または34または34’)の場合、実効キャパシタンスの決定は、特に以下のように行うことができる。定位相要素を伴うモデル24のインピーダンスは、定位相要素が実効キャパシタンスにより置き換えられている、均等または同一のモデルのインピーダンスと比較される。次に、計算、厳密に述べると実効キャパシタンスの計算が、定位相要素が実効キャパシタンスにより置き換えられている同一のモデルと、定位相要素を伴う病変に関して選択されたモデルのインピーダンスの実数部および/または虚数部および/または位相および/または絶対値を比較することにより、行われ得る。
For the model 24 (or 34 or 34 '), the determination of the effective capacitance can be performed in particular as follows. The impedance of
モデル24(または34または34’)の場合、たとえば、時定数
定位相要素を伴う病変のインピーダンスの別のモデルを選択する場合、実効キャパシタンスの対応する式を決定することが可能である。これを行うためには、病変のインピーダンスのモデルに電気的に相当するモデル24または34または34’に関して、選択したモデルのパラメータの関数として、モデル24または34または34’のインピーダンスR1、R2、ZCPE、およびZCPE,2を適宜計算することで十分である。よって、実効キャパシタンスは、選択したモデルのパラメータの関数として表されている対応する値と、R1、R2、Z0、およびαを置き換えることにより、計算され得る。
When choosing another model of the impedance of a lesion with a constant phase element, it is possible to determine a corresponding equation for the effective capacitance. To do this, the impedances R 1 , R 2 of the
次に、細胞区別法10は、あらかじめ決定された実効キャパシタンスから、病変の組織/物質に関する情報の項目を推測するステップ66を続行する。
Next, the cell differentiation method 10 continues with
この推測は、特に、あらかじめ確立した値とステップ48で決定された実効キャパシタンスの値を比較することにより行われ得る。あらかじめ確立した値は、特に、既知の培地における既知の組成の組織に関して既知の試験条件で行われた試験の間に得られてもよい。あらかじめ確立した値は、異なる種類の細胞および/または異なる細胞の異なる条件および/または異なる試験条件で測定された実効キャパシタンスをまとめた、実効キャパシタンスの値のデータベースにまとめられてもよい。実効キャパシタンスの値は、本発明の測定で見いだされやすい細胞種および条件の実効キャパシタンスのデータベースと比較され得る。この比較では、実効キャパシタンスCeffは、他のパラメータとまとめて使用され得る。この比較は、正確な一致でなくてもよく、実効キャパシタンスの値があらかじめ決定した範囲内であるか範囲外であるかの決定を含み得る。 This inference can be made, inter alia, by comparing a pre-established value with the value of the effective capacitance determined in step 48. The pre-established values may in particular be obtained during tests carried out under known test conditions on tissues of known composition in known media. The pre-established values may be compiled into a database of values of effective capacitance, which summarizes the effective capacitance measured under different conditions of different types of cells and / or different cells and / or different test conditions. The value of the effective capacitance can be compared to a database of effective capacitances of cell types and conditions that are likely to be found in the measurements of the invention. In this comparison, the effective capacitance C eff can be used together with other parameters. This comparison may not be an exact match, but may include determining whether the value of the effective capacitance is within or outside a predetermined range.
よって、病変の組織/物質を区別すること、すなわち、以下の情報の項目:
病変における組織および/または他の生体物質の種類;
特に後者が異なる種類の生体物質、または異なる状態の組織/細胞/他の生体物質から構成される場合の、病変の組成;
病変が組織から構成される場合の、組織に含まれている細胞の種類および/または組織に存在する細胞の層の数;
病変が、プラーク状の物質などの他の生体物質から構成されている場合の、病変に含まれている物質の種類;ならびに/または
特に細胞が健常な状態、炎症状態、変性した状態、特に1つ以上の癌性細胞がある場合の変性した状態、感染した状態にある場合の、病変の組織に含まれている細胞の状態
のうちの少なくとも1つを決定することが、可能である。
Thus, distinguishing the tissue / material of the lesion, ie the following information items:
Type of tissue and / or other biological material in the lesion;
Pathological composition, especially when the latter is composed of different types of biological material, or tissues / cells / other biological materials in different states;
When the lesion is composed of tissue, the type of cells contained in the tissue and / or the number of layers of cells present in the tissue;
If the lesion is composed of other biological material, such as plaque-like material, the type of substance contained in the lesion; and / or especially the cells are healthy, inflammatory, degenerated, especially 1 It is possible to determine at least one of the state of the cells contained in the diseased tissue when there is one or more cancerous cells in a degenerated state, when in an infected state.
例として、図18は、以前に記載した方法により行った試験に関連して決定した実効キャパシタンス68、70、72、74を、図表形式で表す。
By way of example, FIG. 18 graphically depicts the
試験の状況下で、細胞を、細胞のコンフルエンスを得るまで培養した。行った例示的な試験の場合では、コンフルエンスとなるまでの、試験する組織を得るために、5%CO2下、37℃のインキュベータにおける2日間の培養が必要であった。試験する異なる組織のインピーダンスのスペクトルの決定を、インピーダンス分光法システムを使用して行った。試験する細胞を電気的に励起しない程度にかなり低いが、正確に測定を行うには十分であると推定された交流電圧を印加することにより、スペクトルを、1kHz〜10MHzと決定した。行った試験の例では、20mVの交流電圧の振幅が保持された。 Under the circumstances of the test, cells were cultured until confluence of the cells was obtained. In the case of the exemplary tests performed, two days of culture in a 37 ° C. incubator under 5% CO 2 were required to obtain the tissue to be tested until confluence. Determination of the impedance spectrum of the different tissues to be tested was performed using an impedance spectroscopy system. The spectrum was determined to be between 1 kHz and 10 MHz by applying an alternating voltage which was rather low enough not to electrically excite the cells to be tested, but was assumed to be sufficient for accurate measurements. In the example of the test performed, the amplitude of the AC voltage of 20 mV was maintained.
実効キャパシタンス68は、試験培地のうち、唯一静的であるキャパシタンスである。この試験培地は、細胞培養培地である。実効キャパシタンス70は、ウシの大動脈内皮細胞(BAEC)のキャパシタンスである。実効キャパシタンス72は、ウシの大動脈平滑筋細胞(BAOSMC)のキャパシタンスである。最後に、実効キャパシタンス74は、血小板(blood plateletsまたはthrombocyte)のキャパシタンスである。この図が示すように、異なる種類の細胞の実効キャパシタンスは、互いに明らかに異なった値を呈しており、混同するリスクを伴うことなく、正確に、異なる種類の細胞間を有効に区別することが可能である。
The
よって、記載の区別法の1つの利点は、電極と接触する病変における組織/物質の区別を、試験する病変のインピーダンスの周波数スペクトルの単純な測定から可能にすることである。得られた結果は正確である。測定したインピーダンスの正規化を行う必要はなく、また試験するいずれかの試料の非存在下での参照の測定を行う必要もない。よって本方法は、試験する細胞または細胞構造をあらかじめサンプリングすることを必要とせずに行うことができ、一部の実施形態では、in vivoで実施され得る。 Thus, one advantage of the described discrimination method is that it allows for tissue / material distinction in a lesion in contact with an electrode from a simple measurement of the frequency spectrum of the impedance of the tested lesion. The results obtained are accurate. There is no need to perform normalization of the measured impedance, and no need to perform a reference measurement in the absence of any sample to be tested. Thus, the method can be performed without requiring prior sampling of the cells or cell structures to be tested, and in some embodiments, can be performed in vivo.
実効キャパシタンスを決定する場合において、この単一の値が、多くの場合、病変の組織/物質を区別するために十分であることに留意すべきである。また、試験する病変のインピーダンスの選択したモデルのパラメータは、実効キャパシタンスの比較の結果を特定するために、あらかじめ確立した値と比較され得る。たとえば、組織の細胞が炎症状態にある場合、細胞間のジャンクションはゆるくなっている。低い周波数の抵抗、すなわち、例としてモデル24の抵抗32は、健常な細胞と比較して低い。よって、健常な炎症性ではない細胞に関してあらかじめ確立された値と、この抵抗の値の比較により、これらの細胞の炎症状態を決定することが可能となり得る。
It should be noted that in determining the effective capacitance, this single value is often sufficient to distinguish the diseased tissue / material. Also, the parameters of the selected model of the impedance of the lesion to be tested can be compared to a pre-established value to determine the result of the comparison of the effective capacitance. For example, if the cells of a tissue are in an inflammatory state, the junction between the cells is loose. The low frequency resistance, ie, for example, the
また、モデルの他のパラメータが、病変の組織/物質を区別するとみなされ得ることに留意すべきである。しかしながら、これらの他のパラメータにより、試験される病変に関する情報の追加的な項目を決定することも可能であり得る。よって、たとえば、モデル24の抵抗26、32のR2または合計R1+R2は、病変が組織を含む場合に、細胞構造の厚さを決定するとみなされ得る。これを行うために、値R2、および恐らくはR1は、特に、定位相要素のインピーダンスの決定と同時に、測定したインピーダンススペクトルとモデル24の相関を最適化するために決定される。次に、値R2、または合計R1+R2が、たとえば、in vitroにおいて、既知の条件であらかじめ決定された対応する値と比較され得る。これらの所定の値は、特にデータストアに保存されていてもよい。
It should also be noted that other parameters of the model may be considered to distinguish the tissue / material of the lesion. However, with these other parameters, it may also be possible to determine an additional item of information about the lesion to be examined. Thus, for example, R 2 or the
上述のように、本方法は、動物の対象に挿入され得る、たとえば、ヒトの対象の血管系に挿入され得る装置に関連して、容易に実施することが可能である。 As described above, the method can be easily performed in connection with a device that can be inserted into an animal subject, for example, into the vasculature of a human subject.
例として、図11は、上述の方法を実施するためのシステムの例100を例示する。
By way of example, FIG. 11 illustrates an
システム100は、病変104、ここでは、たとえば、血液の、培地105に浸されたコンフルエントな細胞の単一層の組織のインピーダンスを測定するための手段102と、本方法を実施するためおよび測定したインピーダンスの関数として病変104の組織を区別するための、測定手段102に接続した電子制御部106とを、本質的に含む。
The
ここで、測定手段102は、病変104と接触した2つの電極110、112に接続した交流電流の発電機108を含む。また、測定手段102は、病変104と接触した2つの電極116、118により病変104に接続した、病変104を通る強度を決定するための装置114を含む。電子制御部106は、たとえば、電極110、112、116、118の末端の電圧および強度の測定から、病変104のインピーダンスを決定することができるように、発電機108および強度測定装置114に接続している。
Here, the measuring means 102 includes an alternating
電極110、112、116、118は、たとえば、金などの導電性物質からなる。
The
ここで好適には、測定手段102は、動物の対象に挿入され得る医療機器120、ここでは侵襲的プローブ120をさらに含む。この場合、電極110、112、116、118、交流電圧発電機、および強度測定装置は、この医療機器に固定されていてもよい。この医療機器は、たとえば、その内容全体、特に測定装置を含む埋め込み可能な医療機器の論述が本明細書中参照として援用されている2014年10月3日出願の仏国特許公開公報第3026631号(MEDICAL DEVICE PROVIDED WITH SENSORS HAVING VARIABLE IMPEDANCE)に記載されている通りである。
Here, preferably, the measuring means 102 further comprises a
この場合、交流発電機108は、ステント120の外にある監視部(interrogation unit)が発する電磁場の作用の下で電流を流すように構成されている、電機子、たとえば、医療機器の本体、および医療機器の本体から電気的に絶縁しているアンテナを含み得る。よって、電極は、様々なインピーダンスを伴うセンサを形成し得、このインピーダンスは、これらをカバーする細胞構造の関数として変動する。最後に、電子制御部は、特に埋め込み可能な医療機器120の本体に固定されたアンテナによる磁場が発せられることにより、電極間のインピーダンスに関連する情報の項目を受信し得る。
In this case, the
よって、ステント120により、ステント120が適合した後に、内皮の治癒の正確な進行を確認することが可能となり得る。実際に、当該ステント120は、電子制御部と協同して、内皮の表面に形成された細胞構造が、健常な内皮細胞、炎症性の内皮細胞、平滑筋細胞、および/または血小板を本質的に含むかどうかを、図4の方法を実施することにより、決定することを可能にする。
Thus, the
本発明は、本明細書中の上述の例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により提供される定義の範囲内にある限り、多くの変形が可能である。 The invention is not limited to the examples described herein above, but many variations are possible within the scope of the definition provided by the appended claims.
よって、たとえば、ステップ22で、病変のインピーダンスの1つのモデルを選択することが可能である。この場合、多くのモデルに関する最適化を行う必要がない。よって、本方法は、この場合ではより単純になり、実施することが速くなる。特に、あるモデルがより関連性があるとみなされる場合、この方法で進めることが可能である。 Thus, for example, at step 22, it is possible to select one model of the impedance of the lesion. In this case, there is no need to perform optimization for many models. Thus, the method is simpler in this case and faster to implement. In particular, if a model is deemed more relevant, it can proceed in this way.
さらに、記載される一部の例では、組織/物質の区別は、計算した実効キャパシタンスと、あらかじめ確立した値との上記キャパシタンスとの比較に本質的に基づく。しかしながら、変形として、病変のインピーダンスの選択したモデルのパラメータと、組織/物質の区別を行うことが可能である。しかしながら、実効キャパシタンスの値の正確な比較は、単純であり、かつ組織/物質の信頼性のある区別を可能にする。 Furthermore, in some examples described, the tissue / substance distinction is essentially based on a comparison of the calculated effective capacitance with a previously established value of the capacitance. However, as a variant, it is possible to distinguish between the parameters of the selected model of the impedance of the lesion and the tissue / material. However, accurate comparison of the value of the effective capacitance is simple and allows for a reliable tissue / material distinction.
図19は、本開示の態様により作成されたシステム300の例を示す。本システムは、測定モジュール301を含み、これは埋め込まれた装置、たとえば、ステントの一部であってもよく、または細胞のin vitroでの培養のための装置の一部であり得る。
FIG. 19 illustrates an example of a
測定モジュールは、少なくとも2つの電極を含み、図11に準拠して上述された通りであり得る。 The measurement module includes at least two electrodes and may be as described above with reference to FIG.
またシステム300は、たとえば、測定モジュール由来のデータからインピーダンススペクトルを作成するように構成されている内部処理部302を含む。
The
システム300は、測定がin vivoで行われる場合に身体の外にあり得る、レシーバー304に、データ(測定モジュール301からのデータおよび/または内部処理部302により決定されるインピーダンススペクトル)を無線で伝送するためのエミッタ303を含み得る。この伝送は、任意の無線プロトコル、たとえば、特に無線または赤外線の、RFID、NFC、Bluetooth(登録商標)、WiFiの下で行われ得る。一部の実施形態では、この伝送は、1つ以上の有線および/または無線のローカルネットワークおよび/またはインターネットを含む広域ネットワークを介した伝送を含み得る。
システム300は、インピーダンススペクトル(エミッタ303から、測定モジュール301からのデータを受信する場合)、および/または受信したデータに基づく様々なパラメータおよび実効キャパシタンスCeffをコンピュータ処理するための外部処理部305と、参照データとCeffを表す値の比較に基づき決定された細胞の種類および/もしくは条件に関連する情報を表示させるためのLCDスクリーンなどの表示手段306とを含み得る。様々なパラメータおよび実効キャパシタンスを決定するために、外部処理部305は、インピーダンスに関する1つ以上の等価回路モデルに関する情報を伴い構成されてもよく、上述の方法などの、モデルの少なくとも1つのパラメータを決定し得る。また、外部処理部305は、上述のように実効キャパシタンスを決定するモデルとしての、モデルのパラメータの決定後に、モデルの1つを選択するように構成され得る。外部処理部は、等価回路モデルとインピーダンススペクトルとの間の適合の度合に基づく選択を行ってもよい。本システムは、これによって同定された細胞の少なくとも1つの種類および/または条件に基づき、治癒プロセスの展開を表す情報、たとえば、ある手法(ステントなどのインプラントの位置決めを含む)が行われ、かつ/または治癒応答もしくは瘢痕化応答などのある領域(たとえば、組織)における手法に対する応答を反映し得る当該領域の状態の経時的な変化に関する情報を提供する、当該領域の現在の状態に関する情報を提供し得る。
The
外部処理部は、上述の外部処理部の作動を行うように特に構成された、ASIC、EEPROM、または他の構成要素などの専用のハードウェアを含む特定用途の装置であり得る。他の実施形態では、外部処理部は、ラップトップ型もしくはデスクトップ型のパーソナルコンピュータ、サーバ、スマートフォン/携帯電話、個人情報端末、タブレットコンピュータ、またはモバイルコンピュータ装置を含む他のコンピュータ装置などの汎用装置であり得る。外部処理部が汎用装置を伴い実施される場合、汎用装置は、1つ以上のプロセッサ、およびプロセッサにより実行するための符号化された命令を有する非一過性のコンピュータ可読記憶媒体(たとえば、命令レジスタ、オンチップキャッシュ、メモリ、ハードドライブ、光学媒体などのリムーバブルメディア)を含んでもよく、この命令は、プロセッサに、外部処理部で実行される上述の作動を行わせる。内部処理部は、一部の実施形態では、処理機能を伴う任意の適切なICチップまたは他のハードウェアの構成要素であり得る。外部処理部および内部処理部は、たとえば、外部処理部がサーバで実施され、データを1つ以上のネットワークまたはインターネットを介して伝送する場合に、互いに近位(たとえば、同じ部屋の中または5フィート以内)に配置されていてもよく、または離れて(たとえば、ビルディングもしくは複合ビルディングの異なる部分に)配置されていてもよく、または互いに地理的に遠くに(たとえば、数マイル離れて)配置されていてもよい。 The external processor may be a special purpose device including dedicated hardware, such as an ASIC, an EEPROM, or other components, specifically configured to perform the operations of the external processor described above. In another embodiment, the external processing unit is a general-purpose device such as a laptop or desktop personal computer, a server, a smartphone / mobile phone, a personal digital assistant, a tablet computer, or another computer device including a mobile computer device. possible. If the external processing unit is implemented with a general-purpose device, the general-purpose device may include one or more processors and a non-transitory computer-readable storage medium having encoded instructions for execution by the processors (eg, instructions). (Removable media such as registers, on-chip caches, memories, hard drives, optical media, etc.), and the instructions cause the processor to perform the above-described operations performed by the external processing unit. The internal processor may, in some embodiments, be any suitable IC chip or other hardware component with processing capabilities. The external processing unit and the internal processing unit may be located close to each other (eg, in the same room or 5 feet) when the external processing unit is implemented on a server and transmits data via one or more networks or the Internet. Within, or apart from (eg, different parts of a building or complex) or located geographically far from each other (eg, a few miles). You may.
変形として、図20に示されるように、処理の一部は、データを、たとえば、インターネットを介して伝送する遠くのサーバ310で、行われる。
As a variant, as shown in FIG. 20, part of the processing is performed at a
例
図25Aは、3つの細胞の種類、すなわち血小板、平滑筋細胞、および内皮細胞をそれぞれ含む細胞構造に関して測定されたインピーダンススペクトルの振幅および位相の集合を示す。
Example FIG. 25A shows a set of amplitude and phase impedance spectra measured on a cell structure including three cell types, namely, platelets, smooth muscle cells, and endothelial cells, respectively.
比較の例
第1に、R0Cmix(Cmixキャパシタンスと並列なR0抵抗)と直列な溶液抵抗と直列な二重層のキャパシタンスCdlからなる、CPEを用いない等価回路モデルを使用する。
Comparative Example First, we use an equivalent circuit model without CPE, consisting of a solution resistance in series with R0Cmix (R0 resistance in parallel with Cmix capacitance) and a double-layer capacitance Cdl in series.
次に、複素インピーダンスに関する細胞層の影響を説明するCmixパラメータをコンピュータ処理する。 Next, the Cmix parameters describing the effect of the cell layer on the complex impedance are computed.
2つの細胞種に関するCmixの分布の結果を図26Aに示す。2つの細胞種間を区別することが可能である。第3の細胞種を加える場合、3つの細胞種は、図26Bに示すように、これ以上区別することができない。 The results of the distribution of Cmix for the two cell types are shown in FIG. 26A. It is possible to distinguish between the two cell types. When a third cell type is added, the three cell types cannot be further distinguished, as shown in FIG. 26B.
より洗練された手法を使用し、CPE要素を等価回路モデルに組み入れ、たとえば、図8Aに示されるモデル34を使用する場合、本システムを説明する6つのパラメータ、すなわち、R0、Rinf、Q0、β、Qdl、およびαが存在する。
Using a more sophisticated approach and incorporating the CPE elements into the equivalent circuit model, for example using the
これらのパラメータは、等価回路モデルのインピーダンスが、図25Aにおける実験上のインピーダンススペクトル曲線に最良に適合するように、コンピュータ処理することができる。 These parameters can be computed such that the impedance of the equivalent circuit model best fits the experimental impedance spectrum curve in FIG. 25A.
次に、図27Aから図27Fに示すように、3つの細胞種に関するこのパラメータ分布を、各パラメータに関して表示することができる。 This parameter distribution for the three cell types can then be displayed for each parameter, as shown in FIGS. 27A to 27F.
各パラメータに関して、3つの細胞種を明確に区別できず、これらのパラメータの線形的な組み合わせが、探索している細胞の区別を提供できないことがわかる。 For each parameter, the three cell types cannot be clearly distinguished, indicating that a linear combination of these parameters cannot provide the distinction of the cell being sought.
本発明に係る例
図28は、上記の式[8]に基づき決定された、3つの細胞種に関する実効キャパシタンスCeffを表す値の分布を示す。
Example According to the Present Invention FIG. 28 shows the distribution of values representing the effective capacitances C eff for three cell types, determined based on equation [8] above.
3つの細胞種間の全てを明確に区別することが可能であることがわかる。この精度は、90%超である。細胞間の区別は、図27A〜図27Fと比較して、有意に改善している。 It can be seen that all of the three cell types can be clearly distinguished. This accuracy is over 90%. The distinction between cells is significantly improved as compared to FIGS. 27A to 27F.
等価回路が図8Bの1つの34’である場合、図29のCeff分布を得る。 If the equivalent circuit is one 34 'in FIG. 8B, the Ceff distribution in FIG. 29 is obtained.
R0−Rinfを、Rinfと比較して大きいとみなす場合、式[8]は、Ceff=(1−α)/αとして単純にすることができる If R0-Rinf is considered large compared to Rinf, equation [8] can be simplified as C eff = (1−α) / α.
結果得られるCeffの分布を、図30に示す。3つの細胞種が、未だ約85%の精度で区別できることがわかる。 The resulting distribution of C eff is shown in FIG. It can be seen that the three cell types can still be distinguished with about 85% accuracy.
図28〜図30に示されている分布は、細胞種の決定に関する参照データとして作用し得る。 The distributions shown in FIGS. 28-30 can serve as reference data for cell type determination.
たとえば、インピーダンススペクトルは、図25Aのインピーダンススペクトルと同様の条件で測定されてもよく、このスペクトルに基づき、パラメータR0、Rinf、Q0、β、Qdl、およびαの値が決定される。この決定は、図8の等価回路モデル34と、振幅および位相のインピーダンス曲線の最小二乗法での適合に基づく決定であり得る。
For example, the impedance spectrum may be measured under the same conditions as the impedance spectrum of FIG. 25A, and the values of parameters R0, Rinf, Q0, β, Qdl, and α are determined based on this spectrum. This determination may be based on a least-squares fit of the
次に、パラメータの値R0、Rinf、Q0、およびαが公知である場合、実効キャパシタンスCeffをコンピュータ処理し、この値を図28の分布と比較して、何の細胞種が対応しているかを決定することができる。たとえば、低い値のCeff(nF/cm2)は、細胞が第1の種類であることを表し;約50〜約100の値は、細胞がタイプ3であることを表し、約100超の値は、細胞がタイプ2であることを表す。
Next, if the parameter values R0, Rinf, Q0, and α are known, the effective capacitance C eff is computerized and this value is compared with the distribution of FIG. 28 to see what cell types correspond Can be determined. For example, a low value of C eff (nF / cm 2) indicates that the cell is of the first type; a value of about 50 to about 100 indicates that the cell is of type 3, and a value greater than about 100 Indicates that the cells are of
生体構造解析技術の例
上述のように、細胞、組織、ならびに/または病変(細胞および/もしくは他の物質を含む病変を含む)を含む生体構造の実効キャパシタンスは、捕捉したインピーダンス測定に基づき決定されてもよく、生体構造(たとえば、病変の細胞および/または組織)の組成を同定するために使用され得る。しかしながら、本発明者らは、病変の組成を同定するため、または別の方法で病変を特徴づけるために実効キャパシタンスを使用することは、全ての条件下で最も有効な選択肢ではない場合があることを理解している。
Examples of Anatomy Techniques As described above, the effective capacitance of an anatomy, including cells, tissues, and / or lesions (including lesions containing cells and / or other materials) is determined based on captured impedance measurements. And may be used to identify the composition of the anatomy (eg, cells and / or tissue of the lesion). However, we have found that using effective capacitance to identify the composition of a lesion or otherwise characterize a lesion may not be the most effective option under all conditions Understand.
たとえば、病変において異なる細胞種間を区別するために実効キャパシタンスを使用することは、非常に有効であり得(たとえば、95%の正確性を達成し得る)、ここで各細胞種の測定は、制御した条件下(たとえば、同じ温度条件、同じ流れの条件など)で捕捉されている。制御した条件下の血小板、平滑筋細胞、および内皮細胞について決定された実効キャパシタンスの分布を、図21Aにおいてヒストグラムにより例示する。示されているように、血小板、平滑筋細胞、および内皮細胞の実効キャパシタンスは、重複がほとんどない。特に、血小板の実効キャパシタンスは、通常、平方センチメートルあたり約40ナノファラド未満であり、平滑筋細胞の実効キャパシタンスは、通常、平方センチメートルあたり40〜90ナノファラドであり、内皮細胞の実効キャパシタンスは、通常、平方センチメートルあたり90ナノファラド超である。ほとんど重複がないため、実効キャパシタンスを使用して、これらの異なる生体構造間を確実に区別することが可能である。 For example, using effective capacitance to differentiate between different cell types in a lesion can be very effective (eg, achieving 95% accuracy), where the measurement of each cell type is Captured under controlled conditions (eg, same temperature conditions, same flow conditions, etc.). The determined effective capacitance distribution for platelets, smooth muscle cells, and endothelial cells under controlled conditions is illustrated by the histogram in FIG. 21A. As shown, the effective capacitance of platelets, smooth muscle cells, and endothelial cells has little overlap. In particular, the effective capacitance of platelets is typically less than about 40 nanofarads per square centimeter, the effective capacitance of smooth muscle cells is typically 40-90 nanofarads per square centimeter, and the effective capacitance of endothelial cells is typically 90 per square centimeter. More than nanofarads. With little overlap, it is possible to use the effective capacitance to reliably distinguish between these different anatomy.
しかしながら、実効キャパシタンスは、あまり制御されていない条件下または非制御の条件下で異なる生体構造間を区別する場合には、信頼性が少なくなる場合がある。これは、様々な温度条件、様々な流れの条件、または他の変化を含み得る。このような変形は、in vivoでの測定の間に存在し得る。非制御の条件下で血小板、平滑筋細胞、および内皮細胞に関して決定された実効キャパシタンスの分布を、図21Bのヒストグラムに例示する。示されているように、血小板の実効キャパシタンスは、平滑筋細胞の実効キャパシタンスと実質的に重複する。さらに、平滑筋細胞の実効キャパシタンスは、内皮細胞の実効キャパシタンスと実質的に重複する。異なる細胞種の実効キャパシタンス間の重複は、細胞の実効キャパシタンスを使用する細胞区別技術の性能を低減する。 However, the effective capacitance may be less reliable when discriminating between different anatomy under less controlled or uncontrolled conditions. This may include different temperature conditions, different flow conditions, or other changes. Such variations may be present during measurements in vivo. The determined effective capacitance distribution for platelets, smooth muscle cells, and endothelial cells under uncontrolled conditions is illustrated in the histogram of FIG. 21B. As shown, the effective capacitance of platelets substantially overlaps the effective capacitance of smooth muscle cells. Further, the effective capacitance of smooth muscle cells substantially overlaps the effective capacitance of endothelial cells. The overlap between the effective capacitances of different cell types reduces the performance of cell differentiation techniques that use the effective capacitance of the cell.
本発明者らは、組織の種類および/もしくは組成、ならびに/または細胞の種類および/もしくは組成などの生体構造の特徴(たとえば、種類および/または状態)を高い信頼性で同定するための技術を開発した。このような技術は、機械学習を利用し得る。たとえば、機械学習は、動物の組織、細胞の集団、病変、または生体物質の他の構造もしくは集合などの生体構造の組成を同定するため、EIS測定を解釈および分類するために使用され得る。生体構造の特徴を同定するために機械学習技術を使用することは、従来の手法と比較して多くの利点を提供する。本明細書中開示の機械学習技術は、いくつかの非制御の条件下で決定した実効キャパシタンスの使用を介した見込みのある結果よりも正確な結果を提供し得る。たとえば、本明細書中記載の機械学習技術を使用して開発した、トレーニングを受けたモデルの一部は、99%の正確性で、一部の生体構造の組成を同定し得る。さらに、生体構造の特徴を同定するためにトレーニングを受けたモデルを使用することは、他の解析技術よりもコンピュータへの負荷を少なくし得る。たとえば、生体構造の組成を同定するためにトレーニングを受けたモデルを使用することは、モデルのトレーニングの間に作成された重み値または他の値を含む、一連の操作および作動の合算(summation)を行うための装置のみを必要とし得る。対照的に、病変の実効キャパシタンスに基づき生体構造の組成を同定することは、インピーダンス測定にモデルを適合させることを含む、インピーダンス測定からの実効キャパシタンスを導くためのコンピュータに負荷をかける処理を行うための装置を必要とし得る。 The present inventors have developed techniques for reliably identifying anatomical features (eg, types and / or conditions) such as tissue type and / or composition and / or cell type and / or composition. developed. Such techniques may utilize machine learning. For example, machine learning can be used to interpret and classify EIS measurements to identify the composition of anatomy, such as animal tissues, cell populations, lesions, or other structures or aggregates of biological material. The use of machine learning techniques to identify anatomical features offers many advantages over conventional approaches. The machine learning techniques disclosed herein may provide more accurate results than would be possible through the use of determined effective capacitance under some uncontrolled conditions. For example, some of the trained models developed using the machine learning techniques described herein may identify the composition of some anatomy with 99% accuracy. Furthermore, using a trained model to identify anatomical features may be less computationally intensive than other analysis techniques. For example, using a trained model to identify the composition of the anatomy involves summing a series of operations and operations, including weight values or other values created during training of the model. May only need the equipment to perform. In contrast, identifying the composition of the anatomy based on the effective capacitance of the lesion involves performing a computer-loading process to derive the effective capacitance from the impedance measurement, including adapting the model to the impedance measurement. Equipment may be required.
一部の実施形態では、機械学習技術は、病変(たとえば、血餅)に存在する異なる種類の細胞または組織の相対的な存在量または濃度を同定するために、使用され得る。この方法では、同じ種類ではあるが、相対量または濃度が異なる特定の種類の細胞または物質、たとえば、異なる相対量または濃度の赤血球の血餅を、互いに区別することが可能である。よって、一部の実施形態では、生体構造における特定の生体物質(赤血球などの特定の種類の細胞)の量を同定するために、モデルをトレーニングし得る。同定される物質の量は、物質の特定の体積もしくは質量、または物質の量を表す他の値などの絶対量であり得る。他の実施形態では、同定される物質の量は、生体構造中の他の物質の全体量と比較した量を含む、1つ以上の他の物質の量と比較した量などの、相対量であり得る。たとえば、病変の全体と比較した病変における生体物質(たとえば、赤血球)の量を同定する比が、決定され得る。この比は、体積による比、質量による比、または病変におけるある種の生体物質の量を反映する他の適切な値による比であり得る。 In some embodiments, machine learning techniques can be used to identify the relative abundance or concentration of different types of cells or tissues present in a lesion (eg, a blood clot). In this way, it is possible to distinguish between certain types of cells or substances of the same type but with different relative amounts or concentrations, for example blood clots of red blood cells of different relative amounts or concentrations. Thus, in some embodiments, a model may be trained to identify the amount of a particular biological substance (a particular type of cell, such as a red blood cell) in a anatomy. The amount of the substance identified can be an absolute quantity, such as a particular volume or mass of the substance, or other value representing the amount of the substance. In other embodiments, the amount of the identified substance is a relative amount, such as an amount compared to the amount of one or more other substances, including the amount compared to the total amount of the other substance in the anatomy. possible. For example, a ratio that identifies the amount of biological material (eg, red blood cells) in the lesion relative to the entire lesion can be determined. The ratio can be a ratio by volume, a ratio by mass, or any other suitable value that reflects the amount of certain biological material in the lesion.
一部の実施形態では、本明細書中記載の機械学習技術は、病変または他の組織を構成するか、またはその一部である異なる種類の細胞または組織の相対量または濃度を定量化するために、使用され得る。たとえば、一実施形態では、血餅が50%の赤血球、30%のフィブリン、および20%の血小板を含むことが、機械学習技術を使用して決定され得る。別の例として、一実施形態は、たとえば、病変の50%が赤血球から構成されているが、病変の他の50%の物質を具体的に同定することはないといった、1種類の物質のみに関する物質の相対量を決定し得る。 In some embodiments, the machine learning techniques described herein are used to quantify the relative amounts or concentrations of different types of cells or tissues that make up or are part of a lesion or other tissue. Can be used. For example, in one embodiment, it may be determined using machine learning techniques that the clot contains 50% red blood cells, 30% fibrin, and 20% platelets. As another example, one embodiment relates to only one type of material, for example, where 50% of the lesion is made up of red blood cells, but does not specifically identify the other 50% of the lesion. One can determine the relative amounts of the substances.
さらに本発明者らは、組織および/または細胞の分類に機械学習技術を直接適用することが、不十分な結果をもたらす場合があることを理解しており、機械学習技術を利用する特定の方法の価値を理解している。たとえば、EIS測定のみを伴う機械学習技術を使用してモデルを直接トレーニングすることは、一部の環境では不本意に低くなり得る正確性(たとえば、80%未満の正確性)で、組織または他の生体構造を分類するトレーニングを受けたモデルをもたらし得る。本発明者らは、この不本意に低い正確性は、モデルをトレーニングするために生のEIS測定のみを使用した場合に起こり得、通常の機械学習技術が受信した特性が無関係(たとえば、相関していない)と想定していながら、相関しているEIS測定の振幅および位相のポイントが原因であり得ることを理解している。 In addition, the present inventors have realized that direct application of machine learning techniques to tissue and / or cell classification may have inadequate results, and certain methods of utilizing machine learning techniques have been identified. Understand the value of For example, training a model directly using machine learning techniques with only EIS measurements can result in inaccurately low accuracy (eg, less than 80% accuracy) in some environments, for organizations or other models. May yield a trained model that classifies the anatomy of We can see that this reluctantly low accuracy can occur when only raw EIS measurements are used to train the model, and the characteristics received by normal machine learning techniques are irrelevant (eg, correlated). ), But understand that the amplitude and phase points of the correlated EIS measurements can be the cause.
本発明者らは、機械学習技術を使用してモデルをトレーニングするために、生のEIS測定に加え派生した特性を使用することが、結果得られるモデルの性能を改善し得ることを理解している。派生した特性は、生のEIS測定の解析(生のEIS測定で行ったコンピュータ処理を含む)から作成された値を含む。このような派生した特性は、たとえば、回収した周波数ポイントのセットの隣接する周波数間といった、周波数間のEIS測定の変化を表す値を含み得る。あるいはまたはさらに、派生した特性は、生のEIS測定上の1つ以上の統計的なコンピュータ処理の性能から生じ得る。使用され得る例となる派生した特性として、EIS測定の位相最大周波数(phase maximum frequency)、EIS測定のn分位数、EIS測定の1次導関数、およびEIS測定の2次導関数が挙げられる。 The present inventors have realized that using derived properties in addition to raw EIS measurements to train a model using machine learning techniques can improve the performance of the resulting model. I have. Derived properties include values generated from analysis of raw EIS measurements, including computer processing performed on raw EIS measurements. Such derived characteristics may include, for example, values representing changes in EIS measurements between frequencies, such as between adjacent frequencies of a set of recovered frequency points. Alternatively or additionally, the derived properties may result from the performance of one or more statistical computations on the raw EIS measurement. Exemplary derived properties that may be used include the phase maximum frequency of the EIS measurement, the n-th quantile of the EIS measurement, the first derivative of the EIS measurement, and the second derivative of the EIS measurement. .
EIS測定に存在する特性(たとえば、EIS測定から生じる値とは対照的な、EIS測定のセットに含まれており、特性として使用され得るデータ値)に加え、派生した特性を含む特性のセットを使用してモデルをトレーニングすることは、たとえば、最大99%の正確性で、病変における特定の種類の組織を同定できるトレーニングを受けたモデルをもたらし得る。 In addition to the properties present in the EIS measurement (eg, data values that are included in the set of EIS measurements and can be used as properties, as opposed to values resulting from the EIS measurement), the set of properties including derived properties is Training a model using may, for example, result in a trained model that can identify a particular type of tissue in a lesion with up to 99% accuracy.
また本発明者らは、EIS測定データを伴う機械学習の使用が、EIS測定をもたらし得る一部の医療機器の資源の制約により阻まれ得ることを認識している。たとえば、一部の実施形態では、埋め込み可能な医療機器および/または挿入可能な医療機器(本明細書中、他に記載の装置を含む)は、様々な設計の制約のため限定された数のEIS試料(たとえば、10個の試料)で、生体構造の1つ以上の特徴を同定する必要があり得る。このような医療機器は、損傷を引き起こすことのない限定した量の時間でのみ動物の管に留まり、測定が作成され得る時間を限定することにより回収できる試料の数を限定し得る侵襲的プローブ(たとえば、侵襲的プローブ210)を含み得る。さらにまたはあるいは、このような医療機器は、限定した数のEIS測定のみを処理できる限定した処理能力を有するか、または通信測定の帯域幅が限定されるか、または測定の維持のための記憶が限定されるか、または他の資源の制約を受けている場合がある。回収でき、かつ、トレーニングを受けたモデルに提供できるか、またはモデルをトレーニングするために使用できるデータの量に関するこれらの制約は、機械学習技術の有効性を弱体化させ得る。 The inventors have also recognized that the use of machine learning with EIS measurement data can be hampered by resource constraints on some medical devices that can provide EIS measurements. For example, in some embodiments, an implantable medical device and / or an insertable medical device (including devices described elsewhere herein) have a limited number of devices due to various design constraints. With an EIS sample (eg, 10 samples), it may be necessary to identify one or more features of the anatomy. Such medical devices remain in animal tubing only for a limited amount of time without causing damage and limit the number of samples that can be collected by limiting the time that measurements can be made by invasive probes ( For example, it may include an invasive probe 210). Additionally or alternatively, such medical devices have limited processing power to handle only a limited number of EIS measurements, or have limited bandwidth for communication measurements, or have storage for maintaining the measurements. May be limited or subject to other resource constraints. These constraints on the amount of data that can be collected and provided to the trained model or used to train the model can undermine the effectiveness of machine learning techniques.
この困難を認識しているため、本発明者らは、限定した数の試料(たとえば、10個のEIS試料)のみである場合に生体構造の特徴を正確に同定できる機械学習モデルをトレーニングするためのプロセスの価値を理解している。このようなモデルトレーニングプロセスの例を、図22のプロセス2200により示す。モデルトレーニングプロセス2200は、それぞれが多くの試料を含むEIS測定(たとえば、1セットあたり5、10、20、50、100、500、1000個の測定、または1000超の測定)の複数のセット(たとえば、5セット、10セット、15セット、20セット、50セット、100セット、500セット、1000セット、または1000超のセット)を含むトレーニングデータを使用し得る。ここで各試料は、適用した電気信号の特定の周波数でのインピーダンスの関連試料である。EIS測定のセットは、それぞれ、特定の条件のセットの下で、特定の生体試料を特徴づけてもよく、一部の実施形態では、異なるトレーニングセットは、異なる生体構造に対応し得る。トレーニングプロセス2200は、同定した生体試料の特定の特徴の最良の指標を提供し、かつ/または異なる生体構造を最良に区別するデータを提供する、EIS測定の複数のセットにおける特定の周波数を同定しようとし得る。よって、トレーニングプロセス2200は、周波数の特定のセット(たとえば、10個の周波数のセット)に対応するトレーニングデータのサブセットを選択し、トレーニングデータのサブセットを使用してモデルを構築し、トレーニングを受けたモデルの性能を解析して、性能が十分であるかを決定するために、使用され得る。トレーニングを受けたモデルの性能が不十分である場合、新規の、周波数の異なるセットに対応するトレーニングデータのサブセットが選択されてもよく、プロセスが反復され得る。周波数の適切な組み合わせが同定され、対応するトレーニングを受けたモデルが作成された後に、医療機器は、周波数の組み合わせ(たとえば、10個の周波数のセット)に関連するEIS測定を捕捉し、トレーニングを受けたモデルに捕捉したEIS測定を適用するか、または生体構造を区別するために使用し得るトレーニングを受けたモデルから生じる係数(たとえば、重み値)もしくはルールを使用してEIS測定を解釈することにより、1つ以上の特徴を同定し得る。
Recognizing this difficulty, we trained a machine learning model that could accurately identify anatomical features when there was only a limited number of samples (eg, 10 EIS samples). Understand the value of the process. An example of such a model training process is illustrated by
上述のように、図22は、少数の試料(たとえば、10個のEIS試料)に基づき、組織および/または細胞の1つ以上の特徴を同定するためにモデルをトレーニングし得る例となるトレーニングプロセス2200を示す。このモデル作成プロセス2200は、医療機器により行われてもよく、ならびに/または、結果得られるトレーニングを受けたモデルおよび/もしくはトレーニングを受けたモデルから生じる係数もしくはルールを医療機器に対して提供する、医療機器と通信するコンピュータシステムにより行われてもよい。図22に示されているように、トレーニングプロセス2200は、トレーニングデータを受信するブロック2200、トレーニングデータのサブセットを選択するブロック2204、トレーニングデータのサブセットの特性を同定するブロック2206、トレーニングのため同定した特性を調製するブロック2208、機械学習を使用してモデルをトレーニングするブロック2210、および性能目標が達成されたかどうかを決定するブロック2212を含む。
As described above, FIG. 22 illustrates an example training process that may train a model to identify one or more features of a tissue and / or cell based on a small number of samples (eg, 10 EIS samples). 2200 is shown. This
ブロック2202において、システムは、トレーニングデータを受信し得る。トレーニングデータの特定の組成は、同定される所望の特徴に応じて変化し得る。たとえば、モデルは、病変における異なる種類の組織および/または細胞間を区別するためにトレーニングされ得る。この例では、トレーニングデータは、EIS試料(たとえば、1セットあたり100個の試料)の複数のセット(たとえば、20セット)を含み得る。EIS試料のセットは、それぞれ、特定の条件下で、同定される特定の種類の組織および/または細胞(たとえば、血小板、平滑筋細胞、および内皮細胞)に関連し得る。各セットの中のEIS試料は、特定の適用した周波数での、生体構造のインピーダンスの大きさおよび/または位相を表し得る。
At
ブロック2204において、システムは、トレーニングを1回反復する間にモデルをトレーニングするために使用するトレーニングデータのサブセットを選択し得る。トレーニングデータのサブセットは、EIS測定の複数のセットを含み得、より具体的には、各セットで、本来入力したセットと比較されるEIS測定のサブセットを含み得る。これらのサブセットは、たとえば、適用した信号の特定の周波数のみに関するEIS測定を含み得る。
At
その後、同定したトレーニングデータのサブセットは、ブロック2206〜ブロック2210においてモデルをトレーニングするために使用され得る。結果得られるトレーニングを受けたモデルの性能が適切な性能目標と一致しない場合、システムは、ブロック2204に戻り、以前に決定したトレーニングデータのサブセットとは異なる新規のトレーニングデータのサブセットを決定し得る。たとえば、トレーニングデータの第1のサブセットは、周波数f1、f2、およびf3に対応する試料のセットのそれぞれからのEIS測定を含み得る。この例では、その後、システムは、このトレーニングデータのサブセットを使用してトレーニングされたモデルの性能が不十分であったことを決定し得る。よって、システムは、ブロック2204に戻り、周波数f1、f3、およびf5に対応する試料のセットのそれぞれからのEIS測定を含み得るトレーニングデータの第2のサブセットを選択し得る。 Thereafter, the identified subset of training data may be used to train the model in blocks 2206-2210. If the performance of the resulting trained model does not match the appropriate performance goal, the system may return to block 2204 and determine a new training data subset different from the previously determined training data subset. For example, a first subset of the training data may include EIS measurements from each of a set of samples corresponding to frequencies f 1 , f 2 , and f 3 . In this example, the system may then determine that the model trained using this subset of training data performed poorly. Thus, the system may return to block 2204 and select a second subset of training data that may include EIS measurements from each of the set of samples corresponding to frequencies f 1 , f 3 , and f 5 .
少なくとも一部の状況では、測定データは、ノイズの存在により少なくとも部分的に歪み得ることを理解すべきである。よって、データに及ぼすノイズの作用を統計的に軽減するために、生体物質は、センサを使用して何度もサンプリングされ得る。たとえば、生体物質は、少なくとも3つのスペクトルが3秒未満で得られるか、少なくとも5つのスペクトルが3秒未満で得られるか、または少なくとも10のスペクトルが3秒未満で得られるように、サンプリングされ得る。複数のスペクトルを使用することにより、モデルの確実性の度合が上がり得る。 It should be understood that, at least in some situations, the measurement data may be at least partially distorted by the presence of noise. Thus, biological material can be sampled multiple times using sensors to statistically reduce the effects of noise on the data. For example, the biological material can be sampled such that at least three spectra are obtained in less than three seconds, at least five spectra are obtained in less than three seconds, or at least ten spectra are obtained in less than three seconds. . By using multiple spectra, the degree of certainty of the model can be increased.
また、システムが、トレーニングデータのサブセットを同定するための様々な技術のいずれかを使用し得ることを理解すべきである。一部の実施形態では、システムは、無作為に、トレーニングデータのサブセットを選択し得る。たとえば、システムは、周波数のセットを無作為に決定し、無作為な周波数のセットに対応するトレーニングデータから測定を選択し得る。他の実施形態では、システムは、遺伝的アルゴリズムを使用してトレーニングデータのサブセットを知的に選択し得る。遺伝的アルゴリズムは、たとえば、以前の反復における以前のトレーニングデータのサブセットを使用した、トレーニングを受けたモデルの性能を考慮してもよく、性能目標を達成しなかったとシステムがブロック2212で決定する場合に適用され得る。
It should also be understood that the system may use any of a variety of techniques for identifying a subset of the training data. In some embodiments, the system may randomly select a subset of the training data. For example, the system may randomly determine a set of frequencies and select a measurement from training data corresponding to the random set of frequencies. In other embodiments, the system may use a genetic algorithm to intelligently select a subset of the training data. The genetic algorithm may consider the performance of the trained model, for example, using a subset of the previous training data in previous iterations, and if the system determines at
ブロック2206では、システムは、モデルをトレーニングする際に使用するためのトレーニングデータのサブセットにおける特定の特性を同定し得る。システムは、たとえば、特性としてトレーニングデータのサブセットにおけるEIS測定を同定し得る。またシステムは、EIS測定から生じる1つ以上の派生した特性を決定し得る。たとえば、システムは、トレーニングデータのサブセットにおけるEIS測定の1次導関数および/または2次導関数を決定し得る。1次導関数および2次導関数は、各測定のセットに関してサブセットの中で計算されてもよく、特定のセットの中で、EIS測定に基づく導関数として計算され得る。たとえば、測定セットが10個の試料を含む場合、システムは、測定セットにおいて隣接している周波数間の振幅または位相(または別個の値としてその両方)の変化としての、値の各対に関する1次導関数を計算し得る。この場合、2次導関数が、1次導関数のセットの隣接した値の間の(1次導関数の性質に応じた、振幅または位相の)変化として計算され得る。別の例として、システムは、トレーニングデータのサブセットにおけるEIS測定の位相最大周波数および/またはn分位数を決定し得る。n分位数は、曲線下面積をn等分(またはほぼn等分)のサブセットに分ける値であり得る。たとえば、ある周波数範囲にわたりインピーダンスの大きさを定義する曲線を、n等分(またはほぼn等分)のセクションに分けてもよく、セクション間の区分を示す特定の周波数を、派生した特性として使用してもよい。
At
ブロック2208では、システムは、モデルをトレーニングする際に使用するための同定した特性を調製し得る。データを調製することは、ノイズを除去すること、冗長な情報を除去すること、および/またはデータをフォーマットすることなどの、様々な機能を含み得る。たとえば、システムは、同定した特性を正規化してもよく、および/または主成分分析(PCA)を使用して同定した特性の主成分を同定してもよい。
At
ブロック2210では、システムは、少なくとも1つの機械学習技術を使用して、同定した特性を伴いモデルをトレーニングし得る。たとえば、サポートベクターマシン(SVM)技術、人工ニューラルネットワーク(ANN)技術、k近傍法(kNN)技術、または決定木学習技術を含む様々な機械学習技術のいずれかが、使用され得る。
At
ブロック2212では、システムは、ブロック2210で作成したトレーニングを受けたモデルが1つ以上の性能目標に一致するかどうかを決定し得る。たとえば、システムは、機械学習モデルの性能を評価するために、トレーニングデータおよび/または試験データを使用して機械学習モデルを試験し得る。性能を評価することは、たとえば、既知の種類の病変と、病変に関するEIS測定のセットに基づく病変の診断を比較することなどの、所定の入力のセットに関して作成された出力を、これらの入力に関して予測された出力と比較することを含み得る。このような比較は、トレーニングの反復を1回または複数回行い、反復して作成されたモデルに基づき、トレーニングを受けたモデルの正確性を表す値を作成し得る。性能目標は、たとえば、正確性の値の最小値を含み得る。トレーニングを受けたモデルが性能目標と一致しないかまたは性能目標を超えない場合、システムは、ブロック2204に戻り、新規のトレーニングデータのサブセットを選択し得る。上述のように、一部の実施形態では、性能目標が一致しない場合、新規のサブセットを選択し作成する特定の測定を決定するためにブロック2204に戻る際に、システムは、ブロック2204で作成される周波数の選択を経時的に学習するために、遺伝的アルゴリズムを使用し得る。たとえば、システムは、複数の、特定の測定の見込みのある組み合わせと共に開始し、特定の測定の各組み合わせの性能を評価し得る。この例では、特定の測定のうち最も悪く行われた組み合わせを、考察から除外してもよく、特定の測定のうち最良にランク付けされた組み合わせをまとめて、新規の特定の測定の組み合わせを形成してもよい。この、特定の測定の組み合わせの性能を試験するプロセスは、特定の測定のうち最も悪く行われる組み合わせを除外し、上位で行われた特定の組み合わせをまとめることが、適切な特定の測定が同定されるまで反復され得る。しかしながら、他の実施形態では、無作為の選択プロセスが、ブロック2204で使用され得る。
At
また他方で、性能目標と一致するかまたはこれを超えている場合、システムは、モデルのトレーニングが成功していると決定し、プロセス2200が終了する。
If, on the other hand, the performance goal is met or exceeded, the system determines that the model has been successfully trained and
プロセス2200の後に、生体構造間の適切な区別を提供するEIS測定のため使用する周波数の特定のセットが同定され、これらの周波数を使用して生体構造を区別するために、モデルがトレーニングされた。この周波数およびモデルは、プロセス2200の後に保存され得る。さらに、医療機器(本明細書中、他に記載の埋め込み可能な装置および/または挿入可能な装置を含む)は、これらの周波数での生体構造のインピーダンスを測定するように構成されてもよく、システム(医療機器自体、または図2に関連して上述されたものなどの別のコンピューティング装置と組み合わせた医療機器)は、同定または特徴づけを行うためにEIS測定を解析するように使用され得るトレーニングを受けたモデルおよび/またはトレーニングを受けたモデルから生じる係数もしくはルールを使用して、生体構造を同定するか、生体構造の組成を同定するか、またはあるいは生体構造を特徴づけるように構成され得る。
After
当業者は、モデルをトレーニングするための一部の技術において、モデルは、入力から特定の出力をもたらすコンピュータ処理に使用するための様々な重み値または他の値(係数とも呼ばれ得る)を学習することを理解するであろう。このような場合、これらの重み値のセットは、重み値を使用した入力で行われるコンピュータ処理に関する情報と共に、モデルを表すと言うことができる。よって、一部の実施形態では、図22のプロセス(またはトレーニングを受けたモデルをもたらす本明細書中記載の他のプロセス)の結果として、装置によるその後の使用のために装置を設定するために使用できる重み値のセットが作成される。たとえば、図22のプロセス2200の結果としてトレーニングを受けたモデルは、病変に関するEIS測定から決定された入力した特性に基づき、病変(または他の目的の生体構造)を同定および/または分類することを可能にするモデルをもたらし得る。このモデルは、特性から病変の1つ以上の特徴を同定することを可能にする重み値のセットとして表され得る。これらの重み値を使用してコンピュータ処理を行うように装置を設定することにより、当該装置は、たとえば、EIS測定および重み値から数値を作成し、この数値が特定の特徴または特徴のセットと一致すると決定することにより、入力した特性に基づき特徴を作成することができる。このようなコンピュータ処理を行うことは、特徴を作成するために入力した特性で行われ得る他の形態の解析よりもコンピュータに負荷をかけなくてもよく、よって、代替策よりも時間または処理するリソースの要求を少なくし得る。
One skilled in the art will recognize that in some techniques for training a model, the model learns various weights or other values (also called coefficients) for use in computer processing that produces a particular output from the input. You will understand that In such a case, these sets of weight values can be said to represent the model, along with information about the computer processing performed on the inputs using the weight values. Thus, in some embodiments, as a result of the process of FIG. 22 (or other processes described herein that result in a trained model), to configure the device for subsequent use by the device, A set of available weight values is created. For example, the model trained as a result of
プロセス2200に代わる様々な代替策を、本開示の範囲から逸脱することなく作成し得ることを理解すべきである。上述のプロセス2200では、ブロック2206において、特性の同じセットを、選択したトレーニングデータのサブセットに基づき、各反復で選択した。一部の場合で、この特性のセットは、どのトレーニングデータのサブセットを選択するかに関わらず性能目標に達するには不適切である場合があり、またはより正確な解析を提供し得る特性のセットが存在し得る。一部の実施形態では、プロセス2200は、モデルをトレーニングするために使用されるトレーニングデータの特定の部分を最適化または改善することに加え、モデルをトレーニングするために使用される特定の特性を最適化またはあるいは改善し得る。たとえば、システムが、トレーニングを受けたモデルが行為2212で性能目標に一致しないと決定した後、またはシステムが、トレーニングを受けたモデルが性能目標に一致しないかまたはこれを超えない性能プラトーに達した(または性能が目標に一致またはこれを超える場合であっても性能プラトーに達した)と決定する場合、システムは、トレーニングデータのサブセットを変えることに加え(またはこの代わりに)、ブロック2210においてモデルをトレーニングするために使用される特定の特性を変化させ得る。特性の選択は、測定の値の選択に関連して上述したように、同様の遺伝的アルゴリズムにより駆動され得る。よって、システムは、所望の性能をもたらす特性の組み合わせが同定されるまで、複数の、異なる特性の組み合わせを介して反復し得る。
It should be understood that various alternatives to process 2200 may be made without departing from the scope of the present disclosure. In
10個のEIS測定に基づき様々な細胞種間を区別するトレーニングを受けたモデルを作成するために、プロセス2200を使用することから得た例となる結果を、図23および図24の混同行列により示す。これらの混同行列は、試料の特定のクラスに適用したモデルの結果を直接視覚化できる表である。行列の各行は、予測したクラスの例を表し、各列は、実際のクラスの例を表す。対角線の値は、モデルが、標識したクラスを正確に予測する場合を表している。対角線で示された値は、対応する標識したクラスが正確に予測される確率を表している。非対角の値は、モデルが互いにクラスを混同する場合を、対応する確率と共に表している。このモデルは、以下の5つのクラス:1−ウシの大動脈内皮細胞(BAEC)、2−ウシの大動脈平滑筋細胞(BAOSMC)、3−血小板、4−空、5−中間物質の間を区別するためにトレーニングされた。図23は、トレーニングデータのトレーニングを受けたモデルへの適用からの結果を示しており、図24は、試験データのトレーニングしたデータへの適用の結果を示している。
Example results obtained from using
一部の実施形態では、図4の細胞区別法10は、スペクトルを通した連続または偽連続の測定を行うよりも、EIS測定を行う特定の周波数で構成され得る。この特定の周波数は、解析する際に、異なる生体物質間で最も明確な区別を提供するインピーダンス値を作成する周波数であり得る。一部の実施形態では、最も明確な区別は、スペクトル間でほとんど重複しないインピーダンススペクトルであってもよく、他の実施形態では、最も明確な区別は、生体物質を同定するために使用され得る値または値の範囲における最小の重複または類似性であり得る。たとえば、実効キャパシタンスを決定し、生体物質を同定するかまたは生体物質の1つ以上の特徴を決定するために使用する一部の実施形態では、最も明確な区別は、異なる種類の生体物質に関連する実効キャパシタンスに関する値または値の範囲における最小の重複または類似性であり得る。 In some embodiments, the cell differentiation method 10 of FIG. 4 may be configured at a particular frequency at which EIS measurements are made, rather than making continuous or pseudo-continuous measurements through the spectrum. This particular frequency may be the frequency that, when analyzed, creates an impedance value that provides the clearest distinction between different biological materials. In some embodiments, the clearest distinction may be an impedance spectrum that has little overlap between the spectra, and in other embodiments, the clearest distinction may be a value that can be used to identify a biological material. Or it may be the least overlap or similarity in a range of values. For example, in some embodiments used to determine effective capacitance and to identify or determine one or more characteristics of a biological material, the most distinctive distinction relates to different types of biological materials. There may be minimal overlap or similarity in the value or range of values for the effective capacitance.
図24Aは、真の標識が行として示されており、予測した標識が列として示されている別の混同行列を例示する。この場合、4つのクラス:「empty」、「mix」、「red」、および「white」を考慮した。各クラスは、異なる種類の血餅を表している。たとえば、クラス「red」は、赤血球の多い血餅の一種を表しており、クラス「white」は、フィブリンの多い血餅の一種を表しており、クラス「mix」は、フィブリンおよび赤血球の多い血餅の一種を表しており、クラス「empty」は、血餅が存在していない場合を表す。3000個のEIS測定に基づき作成された行列で示す場合、クラス「red」の血餅は、100%の確率でトレーニングを受けたモデルにより予測され、クラス「white」は、94.5%の確率などで予測された。対照的に、「white」と標識された血餅は、10.5%の確率で、「mix」と誤って予測され、「mix」と標識された血餅は、5.5%の確率で「white」と誤って予測された。図24Aの行列を作成するために使用されたEIS測定のデータセットを、図25Bに示す。上部のチャートは、異なるクラスに関するインピーダンスの振幅vs周波数を表すデータポイントを例示する。下部のチャートは、異なるクラスに関するインピーダンスの位相vs周波数を表すデータポイントを例示する。 FIG. 24A illustrates another confusion matrix in which the true markers are shown as rows and the predicted markers are shown as columns. In this case, four classes were considered: "empty", "mix", "red", and "white". Each class represents a different type of clot. For example, the class “red” represents a type of clot rich in red blood cells, the class “white” represents a type of clot rich in fibrin, and the class “mix” represents a type of clot rich in fibrin and red blood cells. It represents a type of mochi, and the class “empty” represents the case where no clot is present. When represented by a matrix created based on 3000 EIS measurements, a clot of class "red" is predicted by a model trained with 100% probability and a class "white" has a 94.5% probability And so on. In contrast, a clot labeled "white" is incorrectly predicted as "mix" with a 10.5% probability and a clot labeled "mix" with a 5.5% probability. It was incorrectly predicted as “white”. The data set for the EIS measurement used to create the matrix of FIG. 24A is shown in FIG. 25B. The top chart illustrates the data points representing the amplitude of the impedance versus frequency for the different classes. The lower chart illustrates data points representing the phase versus frequency of impedance for different classes.
図22を、入力したインピーダンス測定に基づき生体構造の特徴を決定するため、および/またはこの特徴を決定するための学習の一部として周波数/特性を決定するためにモデルをトレーニングする手法と関連して説明したが、実施形態は、インピーダンス測定と生体構造の1つ以上の特徴との間の関係を学習するための図22のプロセスの使用に限定されると理解すべきではない。たとえば、図15Cと関連して以下でさらに論述するように、一部の実施形態では、生体構造に関するインピーダンス測定と、生体構造に関して勧告される治療(たとえば、生体構造が病変である場合の病変に関する治療)との間の関係を学習するために、モデルをトレーニングし得る。一部のこのような実施形態では、図15Cと関連して論述するように、システムは、生体構造を同定または特徴づける中間のステップを行うことなく、装置により検知された生体構造に関する治療勧告を決定するために、本明細書中記載される装置により回収されたインピーダンス測定を使用し得る。このような実施形態では、インピーダンス測定と治療勧告との間の関係を学習するためにモデルをトレーニングすることは、図22により論述されるように、周波数および/または特性を同定することを含み得る。さらに、本明細書中、他で論述されるように、インピーダンス測定に基づき治療勧告を作成するこのような実施形態は、勧告の種類の中でも特に、治療の選択肢のセットのうち使用する治療の選択肢(たとえば、使用する異なるツール)の勧告、この治療の選択肢を行う方法(たとえば、治療の実行の前および/または間に作成される、ツールを作動させる方法)の勧告、または治療しない勧告である治療勧告を作成し得る。 FIG. 22 relates to techniques for training a model to determine anatomical features based on input impedance measurements and / or to determine frequency / characteristics as part of learning to determine these features. Although described above, it should be understood that embodiments are not limited to the use of the process of FIG. 22 to learn the relationship between impedance measurements and one or more features of the anatomy. For example, as discussed further below in connection with FIG. 15C, in some embodiments, the impedance measurement for the anatomy and the recommended treatment for the anatomy (eg, for a lesion when the anatomy is a lesion). Model can be trained to learn the relationship between In some such embodiments, as discussed in connection with FIG. 15C, the system provides a therapy recommendation for a anatomy detected by the device without performing intermediate steps to identify or characterize the anatomy. To determine, the impedance measurements collected by the devices described herein may be used. In such embodiments, training the model to learn the relationship between the impedance measurement and the treatment recommendation may include identifying frequency and / or characteristics, as discussed by FIG. . Further, as discussed elsewhere herein, such embodiments for generating a treatment recommendation based on impedance measurements may be used, among other types of recommendations, for a treatment option to use from a set of treatment options. Recommendations (eg, different tools to use), recommendations on how to make this treatment option (eg, how to activate the tools created before and / or during the execution of the treatment), or recommendations not to treat A treatment recommendation can be made.
医療機器を作動させる方法
医療機器、センサ、および病変の組織/物質を検知する方法の例を、図2〜図11に関して上記により詳細に記載している。このような医療機器により実施され得、および/または医療機器を作動させて行うことのできる技術の例を、図12〜図16に関連させて以下に記載する。
Methods of Operating Medical Devices Examples of medical devices, sensors, and methods of detecting lesional tissue / substance are described in more detail above with respect to FIGS. Examples of techniques that can be performed by such medical devices and / or that can be performed by operating the medical devices are described below in connection with FIGS.
図12は、たとえば、本明細書中記載の一部の技術にしたがい作動する医療機器により行われ得るプロセス1200を例示する。図12の例の医療機器は、侵襲的プローブが、1つまたは2つの電極を含み得る1つのセンサのみを含み得る医療機器であり得る。上記の論述から明らかであるように、病変に関する限定した量の情報が、(図3の例における)侵襲的プローブに沿って配置した複数のセンサと比較する場合に、1つのセンサから決定され得る。図12の例では、侵襲的プローブのセンサは、治療装置、たとえば、吸引カテーテルおよびステント型血栓回収器、および/または吸引カテーテルもしくはステント型血栓回収器の挿入前に挿入されるガイドワイヤなどの治療装置に、配置され得る。医療機器は、センサを使用して決定した病変の特徴に基づき治療勧告を作成し得る。
FIG. 12 illustrates a
プロセス1200はブロック1202で開始し、ここでガイドワイヤに取り付けられたセンサは、センサに近位の病変の1つ以上の特徴を検出するように作動する。プロセス1200の開始の前に、センサが一部であるガイドワイヤの侵襲的プローブを、動物の血管系に挿入し、予測した病変の位置の近位に移動させてもよい。次に、いつセンサが病変と接触するかを検出するように、センサを作動させる。病変の接触は、センサにより出力された値の経時的な変化を評価することにより、決定され得る。たとえば、センサは、血液と接触する際の1つの値を出力してもよく、これはセンサが病変により阻害されていない領域の血管の中央に配置されている場合であり得る。侵襲的プローブが病変と接触するまで前に移動する場合、センサにより出力された値は、接触がなされた後に変化し得る。この方法では、病変の位置は、1つのセンサを使用して決定され得る。さらに、場合により、センサは、たとえば、センサがもはや病変と接触しなくなり、出力した値が接触した血液に関連した値に戻るまで侵襲的プローブを進め続けることにより、病変の長さを決定するように作動し得る。
The
図12の例では、1つのセンサのみを使用すると、医療機器は、病変の組成に気づかない場合があり、どの治療の選択肢が特定の病変を治療するために最良であり得るかに関する治療勧告を作成できない場合がある。しかしながら、この医療機器は、治療の進行または成功に関する情報をもたらすことが可能であってもよく、選択した治療の選択肢が成功理に行われたかどうかを決定するために使用され得る。この情報に基づき、医療機器は、行われている治療を別の治療に変えるべきかどうかに関する治療勧告を作成し得る。 In the example of FIG. 12, using only one sensor, the medical device may be unaware of the composition of the lesion and may provide a treatment recommendation as to which treatment option may be best for treating a particular lesion. In some cases, it cannot be created. However, the medical device may be able to provide information about the progress or success of the treatment and may be used to determine whether the selected treatment option has been successfully performed. Based on this information, the medical device may formulate treatment recommendations as to whether the treatment being given should be changed to another treatment.
図12などの実施形態で実施され得る1つの治療プロトコルでは、吸引カテーテルを、病変の治療に関する第1の選択肢として使用し得る。よって、ブロック1204では、吸引カテーテルが、ガイドワイヤの侵襲的プローブの近位に位置し、よって、病変の近位に位置するまで、血管系に挿入される。一部の実施形態では、ガイドワイヤは、最初に挿入されなくてもよく、むしろ、吸引カテーテルが、ブロック1202で、病変の近位に配置されるまで挿入され得る。このような場合、センサは、吸引カテーテルの構成要素であり得る。実施形態はこの形態に限定されるものではない。
In one treatment protocol that may be implemented in embodiments such as FIG. 12, a suction catheter may be used as a first option for treating a lesion. Thus, at
ブロック1204において、病変の近位に吸引カテーテルを配置した後に、吸引カテーテルを作動して、カテーテルに病変を吸引しようと試みる。一定時間の後、ガイドワイヤおよび/または吸引カテーテルのセンサを、吸引カテーテルが病変に効果を有しているかどうかを決定するために作動させてもよい。硬質の病変などの一部の病変は、吸引カテーテルを使用して吸引できない場合がある。これらの病変のため、他の介入(ステント型血栓回収器など)を使用し得る。よって、ブロック1204では、吸引する試みのための吸引カテーテルの作動に加えて、センサを、病変に変化がみられたかどうかどうかを決定するために作動させてもよい。これは、たとえば、吸引開始前にセンサを病変の中、たとえば、吸引カテーテルに最も近い病変の一部などにセンサを配置し、一定時間の後に、センサが出力した値が、センサがもはや病変と接触していない(むしろ、たとえば、血液と接触している)ことを表すかどうかを決定することにより、行われ得る。
At
吸引カテーテルの作動の間(および恐らくは当該作動の結果として)、センサが病変ともはや接触していない場合、病変を吸引しているとの決定が、ブロック1206で行われ得る。この場合、吸引カテーテルが病変の治療を成功させていると思われること、および吸引カテーテルの連続した作動が勧告されることを表す治療勧告が、作成および出力され得る。図12の例では、その後プロセス1200が終了する。しかしながら、一部の実施形態では、適宜変更が勧告され得るように、吸引カテーテルが病変を成功して治療し続けているかどうかに関する連続的な決定が経時的に行われ得ること、またはいつ病変が完全に吸引されたかの決定が行われ得ることを、理解すべきである。
During actuation of the suction catheter (and possibly as a result of the actuation), if the sensor is no longer in contact with the lesion, a determination that the lesion is being aspirated may be made at
しかしながら、センサにより出力された値が、吸引の間変化しておらず、吸引が病変に関する効果を有していないことを表す場合に、吸引カテーテルがもはや勧告されず、代わりに、別の治療の選択肢が勧告される治療勧告が作成および出力され得る。図12の例では、病変の治療に関する第2の選択肢は、ステント型血栓回収器であり得る。よって、ブロック1208では、ステント型血栓回収器を使用する勧告が出力され得る。ブロック1210では、ステント型血栓回収器は、ステント型血栓回収器で病変を除去することにより当該病変を治療するように、作動し得る。たとえば、ステント型血栓回収器は、病変の近位に位置するまで挿入され得る。一部の実施形態では、上述のように、検出が行われるセンサは、ガイドワイヤの構成要素であってもよく、治療装置と離間していてもよい。このような場合、ステント型血栓回収器は、吸引カテーテルの除去の後に、ステント型血栓回収器が病変の近位に配置されるまで、ガイドワイヤに沿って挿入され得る(またはガイドワイヤの除去の後に、ガイドワイヤに沿って挿入されたマクロカテーテルに沿って挿入され得る)。別の例として、センサは、ステント型血栓回収器と一体化していてもよく、いつステント型血栓回収器が病変の近位に配置されるかを検出し得る。医療機器は、センサを使用してもたらされる値を介して、病変を除去するためのステント型血栓回収器の配置に関する治療勧告を作成し得る。たとえば、センサは、上述のように、いつ侵襲的プローブが病変を通過したか、および侵襲的プローブの遠位端が病変の裏側に配置されたかを検出するために、使用され得る。ステントを用いて病変を完全に捕捉したことの確実性を支援するために、ステントの一端が病変を越えて突き出るように、病変を横断してステント型血栓回収器のステントを配置することが最良であり得る。よって、病変の裏側を検出するようにセンサを作動させ、ステントまたはセンサが病変に及ぶまでステント型血栓回収器を挿入すると勧告することにより、ステントの適切な配置に関する治療勧告が作成され得る。
However, if the value output by the sensor does not change during the aspiration, indicating that the aspiration has no effect on the lesion, the aspiration catheter is no longer recommended and instead, A treatment recommendation in which options are recommended can be created and output. In the example of FIG. 12, the second option for treating a lesion may be a stent-type thrombus collector. Thus, at
ステント型血栓回収器を、ブロック1210で病変を除去するように作動させた後、プロセス1200は終了する。
After activating the stent clot collector to remove the lesion at
図13は、別の実施形態に係る、病変に関する治療勧告を作成するために医療機器を作動させる方法の例を例示する。図13の実施形態では、侵襲的プローブは、上述の図3の例などの、プローブの外側に沿って配置された複数のセンサを含み得る。上記から当然理解されるように、このようなセンサの配置を用いて、病変の組成を含む、病変のいくつかの異なる特徴が決定され得る。病変の組成は、異なる組織もしくは細胞などの病変に存在する異なる生体物質、またはプラーク状の物質などの他の生体物質を表し得る。一部のこのような実施形態では、たとえば、各センサ(たとえば、各センサの2つの電極)は、病変の生体物質と接触してもよく、ここで一部のセンサは、他のセンサよりも病変の異なる生体物質と接触している。次に、各センサは、本明細書中記載の技術にしたがい、センサが接触した生体物質のインピーダンススペクトルを決定するように、作動され得る。次に、このインピーダンススペクトルのセットを使用して、たとえば、病変に存在する異なる生体物質を同定することにより、病変の組成が決定され得る。この組成の情報は、病変に関して組織学的検査を行うことから決定され得る情報と類似していてもよい。病変に関する異なるインピーダンススペクトルおよび/または病変に存在する異なる生体物質(たとえば、異なる組織もしくはプラーク状の物質)の同定から、全体としての病変の特徴が、たとえば、病変の種類を同定(たとえば、診断)することにより、決定され得る。 FIG. 13 illustrates an example of a method of operating a medical device to create a treatment recommendation for a lesion, according to another embodiment. In the embodiment of FIG. 13, the invasive probe may include multiple sensors located along the outside of the probe, such as the example of FIG. 3 described above. As will be appreciated from the above, with the arrangement of such sensors, several different characteristics of the lesion, including the composition of the lesion, can be determined. The composition of the lesion may represent a different biological material present in the lesion, such as a different tissue or cell, or other biological material, such as a plaque-like material. In some such embodiments, for example, each sensor (e.g., two electrodes of each sensor) may be in contact with the biological material of the lesion, where some of the sensors may be more active than others. Contact with different pathological biological materials. Each sensor may then be operated according to the techniques described herein to determine the impedance spectrum of the biological material that the sensor has contacted. The set of impedance spectra can then be used to determine the composition of the lesion, for example, by identifying different biological materials present in the lesion. This compositional information may be similar to the information that can be determined from performing a histological examination for the lesion. From the identification of different impedance spectra for the lesion and / or different biological materials present in the lesion (eg, different tissues or plaque-like materials), the characteristics of the lesion as a whole, eg, identify the type of lesion (eg, diagnosis) Can be determined.
たとえば、病変の異なる生体物質に関するEISプロセスを行うことにより、以下の細胞または組織:血小板、フィブリン、血栓、赤血球、白血球、平滑筋細胞、弾性線維、外弾性板、内弾性板、疎性結合組織、内皮細胞、または他のいずれかの組織の内膜、中膜、もしくは外膜のいずれかが病変に存在するかどうかが、決定され得る。さらに、病変にEISプロセスを行うことにより、存在する細胞または組織のそれぞれの相対的な量が決定され得る。単純な例として、病変が、50%の赤血球、30%のフィブリン、および20%の血小板から構成されていることが決定され得る。この情報から、病変は、たとえば、この病変を他の種類の病変ではない病変の1種と診断することにより、病変のセットから、1つの特定の種類の病変と分類され得る。 For example, by performing an EIS process on biological materials with different lesions, the following cells or tissues: platelets, fibrin, thrombus, erythrocytes, leukocytes, smooth muscle cells, elastic fibers, outer elastic lamina, internal elastic lamina, loose connective tissue , Endothelial cells, or any of the intima, media, or adventitia of any other tissue can be determined to be present in the lesion. In addition, by performing an EIS process on the lesion, the relative amount of each of the cells or tissues present can be determined. As a simple example, it can be determined that the lesion is composed of 50% red blood cells, 30% fibrin, and 20% platelets. From this information, the lesion may be classified as one particular type of lesion from a set of lesions, for example, by diagnosing the lesion as one of the other types of lesions.
図13のプロセス1300は、ブロック1302で開始し、ここで医療機器の侵襲的プローブが動物の対象の血管系に挿入され、病変の組成を含む病変の1つ以上の特徴を検出するように作動する。この組成を含む特徴に基づき、医療機器は、ブロック1304において、勧告する治療の選択肢を選択する。医療機器は、図14〜図15Bに関連して後述された技術によるものを含む、任意の適切な方法で治療の選択肢を選択し得る。
The
選択される治療の選択肢は、病変の組成に基づき選択され得る。たとえば、病変の組成が、血栓よりもむしろ平滑筋組織から構成されていることを表す場合、医療機器は、ステントの埋め込みが、勧告されるべき治療であることを決定し得る。これは、病変が、抽出され得る細胞/物質から構成されておらず、代わりに、血管の中の腫瘍であるためであり得る。別の例として、病変の組成が、軟質の病変、たとえば、新鮮な状態で形成された血栓から作成された軟質の病変であることを表す場合、医療機器は、吸引カテーテルを勧告し得る。これは、軟質の病変は吸引できるためであり得る。さらなる例として、病変の組成が、硬質の病変、たとえば、硬質の血餅であることを表す場合、硬質の病変の吸引の成功の可能性は低いため、医療機器は、ステント型血栓回収器を勧告し得る。 The treatment option selected may be selected based on the composition of the lesion. For example, if the composition of the lesion indicates that it is composed of smooth muscle tissue rather than thrombus, the medical device may determine that stent implantation is the treatment to be recommended. This may be because the lesion is not made up of cells / material that can be extracted, and instead is a tumor in a blood vessel. As another example, if the composition of the lesion indicates a soft lesion, for example, a soft lesion created from a freshly formed thrombus, the medical device may recommend a suction catheter. This may be because soft lesions can be aspirated. As a further example, if the composition of the lesion indicates a hard lesion, e.g., a hard clot, the medical device may use a stent-type thrombectomy device because the likelihood of successful suction of the hard lesion is low. Can recommend.
治療がブロック1304で勧告されると、医療機器は、ブロック1306において選択される治療の選択肢の性能をモニタリングし得る。医療機器は、1つ以上のセンサ、たとえば、特徴をブロック1302で決定した1つ以上のセンサ、または治療を行うように作動する治療装置の1つ以上のセンサを使用して、治療をモニタリングし得る。たとえば、一部の実施形態では、ブロック1304の勧告の後に、臨床医は、別の装置を対象の血管系に挿入し得(たとえば、必要に応じて吸引カテーテル、ステント型血栓回収器など)、この他の装置は、本明細書中記載のセンサの配置を有する侵襲的プローブを含み得る。このような実施形態では、医療機器は、他の装置の侵襲的プローブのセンサを使用して、治療の性能をモニタリングし得る。
Once a treatment is recommended at
ブロック1306における治療のモニタリングは、治療の状態および/または進行に関する情報をもたらし得る。たとえば、治療を、吸引カテーテルを用いて行う場合、モニタリングは、病変が吸引された度合、および/または吸引される病変の残存量に関する情報をもたらし得る。この進行は、たとえば、センサと病変の残りの部分を接触させて、残存する病変の度合を決定するために、ある構造(たとえば、図3のステント様メッシュ)を定期的または場合により膨張させる医療機器により、モニタリングされ得る。決定がなされた後に、この構造を取り除き、病変の吸引が続行されてもよい。他方で、治療を、ステント型血栓回収器を用いて行う場合、モニタリングは、ステントが、ステントの膨張の間に病変と合体した度合に関する情報をもたらし得る。たとえば、ステントの外側に沿ってセンサをモニタリングすることにより(たとえば、図3の例のように、ステント上のセンサの配置を用いる)、各センサに対応するステントの各部分が、病変の中で完全に膨張しているかどうかの決定が、行われ得る。この決定は、各センサによりもたらされる値の経時的な変化をモニタリングし、各センサに関する値がいつ変化することを止めたかを決定することによることを含む、任意の適切な方法で行われ得る。各センサが値を変化させることを止めた場合、このことは、病変とステントの間の相互作用がさらに変化することはなく、よって、ステントが病変の中で完全に膨張し、病変がステント周辺で合体していることを表し得る。
Monitoring the therapy at
このような決定を行うことは、病変の治療の性能に役立ち得る。よって、ブロック1308において、治療の状態に関する情報が、臨床医に提示するため、ユーザインターフェースを介して医療機器により出力される。さらに、ブロック1310において、医療機器は、治療を行う方法に関する1つ以上の治療勧告を作成し得る。たとえば、医療機器が、病変が上述のようにステント型血栓回収器の作動の間にステントと完全に合体したと決定する場合に、医療機器は、ステントの抜き取りを開始する治療勧告を出力し得る。
Making such a determination can aid in the performance of the treatment of the lesion. Thus, at
治療が成功して行われた後、プロセス1300は終了する。
After a successful treatment, the
治療をモニタリングする一例を、治療勧告を作成する状況下で提供しているが、同様の技術を使用して、治療の状態に関して臨床医にエラーメッセージまたは他のメッセージをもたらし得ることを理解すべきである。たとえば、治療装置のセンサが、センサがもはや病変を検出しなくなった後の時間に病変の存在を表した場合、医療機器は、治療装置が不適切に配置されていること、または病変が消失したことを決定し得る。これは、装置が再度配置される必要があるか、または恐らくはより問題を生じるように病変が塞栓症となったことを表し得る。ユーザインターフェースを介した臨床医へのメッセージは、このような潜在的な問題を表し得る。 An example of monitoring treatment is provided in the context of developing a treatment advisory, but it should be understood that similar techniques may be used to result in error messages or other messages to the clinician regarding the condition of the treatment. It is. For example, if a sensor on a treatment device indicates the presence of a lesion at a time after the sensor no longer detects the lesion, the medical device may indicate that the treatment device is improperly placed or that the lesion has disappeared. You can decide. This may indicate that the device needs to be repositioned, or that the lesion has become embolized, possibly causing more problems. A message to the clinician via the user interface may indicate such a potential problem.
さらに、図13の例は、最初の治療の選択に関連し、かつその後の当該治療を行う方法に関連する治療勧告を提供するために医療機器を作動させる方法を記載したが、実施形態がこれに限定されないことは、上記から理解すべきである。たとえば、一部の実施形態では、医療機器は、本明細書中記載の1つ以上のセンサを含んでもよく、この装置を使用するための最初の勧告を作成することなく、当該装置の作動方法に関する治療勧告をもたらすように作動し得る。たとえば、ステント型血栓回収器または吸引カテーテルは、上述のように、治療の状態または性能に関するデータを作成するための1つ以上のセンサを含んでもよく、治療勧告を作成し得る。別の例として、慢性完全閉塞病変(CTO)の治療のためのガイドワイヤは、センサが接触した組織/物質に関する情報を作成してもよく、治療勧告を作成してもよい。CTOの手法では、ガイドワイヤは、固化した血栓が穿刺できない場合に、血管の平滑筋組織またはプラークを介して挿入され得る。センサが接触した組織/物質の検知した特徴に基づき、いつガイドワイヤが、平滑筋組織に接触して配置されたか、および前進できるか、ならびにいつガイドワイヤが内皮組織を通り前進し、病変の裏側の血管内に再度戻るかの治療勧告が、作成され得る。さらに、一部の実施形態では、ガイドワイヤが組織を介して進むよりは、組織を突き刺すリスクに有用であり得る、血管壁の平滑筋組織の厚さまたは他の特徴の1つ以上の測定を行ってもよい。たとえば、測定が、ガイドワイヤの侵襲的プローブの片側にある平滑筋組織の厚さを表す場合、これは、侵襲的プローブが血管壁を突き刺すリスクがあることを表し得る。ガイドワイヤをよりゆっくりと進めるおよび/もしくはガイドワイヤを回収する治療勧告が作成されてもよく、または別の勧告が作成され得る。 Further, although the example of FIG. 13 describes a method of activating a medical device to provide treatment recommendations related to the selection of a first treatment and subsequently to a method of performing the treatment, an embodiment is described herein. It should be understood from the above that the present invention is not limited to this. For example, in some embodiments, a medical device may include one or more of the sensors described herein and may provide a method of operating the device without making initial recommendations for using the device. Operable to provide a therapeutic recommendation for For example, a stent-type thrombus collector or aspiration catheter may include one or more sensors for generating data regarding the status or performance of a therapy, as described above, and may generate a therapy recommendation. As another example, a guidewire for the treatment of chronic total occlusion (CTO) may create information about the tissue / substance that the sensor has contacted and may make a treatment recommendation. In the CTO approach, a guidewire can be inserted through the smooth muscle tissue or plaque of a blood vessel if a solidified thrombus cannot be punctured. Based on the detected characteristics of the tissue / material contacted by the sensor, when the guidewire is placed in contact with the smooth muscle tissue and can be advanced, and when the guidewire is advanced through the endothelial tissue and is behind the lesion A treatment recommendation to return to the vessel of another can be made. Further, in some embodiments, one or more measurements of the thickness or other characteristics of the smooth muscle tissue of the vascular wall may be more useful at risk of piercing the tissue than a guidewire is advanced through the tissue. May go. For example, if the measurement represents the thickness of the smooth muscle tissue on one side of the invasive probe of the guidewire, this may indicate that the invasive probe is at risk of piercing the vessel wall. A treatment recommendation to advance the guidewire more slowly and / or retrieve the guidewire may be made, or another recommendation may be made.
当業者は、医療機器が、病変の特徴および/または治療の状態に基づき治療勧告を作成するように構成され得る様々な方法が存在することを、本明細書中の論述から理解するであろう。図14〜図15Bは、治療勧告を作成するために使用され得る技術の一例を例示する。 Those of skill in the art will understand from the discussion herein that there are various ways in which a medical device can be configured to generate a treatment recommendation based on the characteristics of the lesion and / or the state of the treatment. . 14-15B illustrate one example of a technique that may be used to create a treatment advisory.
図14は、治療勧告を作成するための一部の実施形態における医療機器により実施され得るプロセス1400を例示する。
FIG. 14 illustrates a
プロセス1400は、ブロック1402で開始し、ここで医療機器が病変の1つ以上の特徴を受信する。医療機器は、たとえば、医療機器の侵襲的プローブに含まれる1つ以上のセンサを使用して、および/またはこのセンサによりもたらされるデータに基づき特徴を作成する別の構成要素(たとえば、病変解析設備)により特徴を決定する場合において、医療機器の構成要素から特徴を受信し得る。この特徴は、一部の実施形態では、病変の組成を含み得る。さらにまたはあるいは、特徴は、身体の中の病変の位置、病変の1つ以上の次元(たとえば、長さ、厚さなど)、病変の温度、または上述のセンサの種類に基づき決定され得る他の情報を含み得る。
ブロック1404では、医療機器は、1つ以上の治療の選択肢に関する1つ以上の条件と、ブロック1402で受信した特徴を比較する。医療機器は、複数の異なる利用可能な治療の選択肢に関する情報を伴い構成されてもよく、これらの選択肢は、それぞれ、病変の1つ以上の特徴に関連する1つ以上の条件に関連し得る。たとえば、医療機器は、ステントの埋め込みによる病変の治療のための1つ以上の条件、吸引カテーテルを使用するための1つ以上の異なる条件、およびステント型血栓回収器を使用するためのさらなる1つ以上の異なる条件を伴い構成され得る。病変の組成に関連したこのような条件の例は、図13に関連して上述されている。
At
医療機器は、どの条件が一致するかを決定するために、複数の条件と病変の特徴を比較し得る。一部の実施形態では、治療の選択肢に関する条件のセットは、1つの病変が条件の1つのセットのみと一致し得、よって、1つの治療の選択肢のみが選択され得るように、相互排他的であり得る。他の実施形態では、条件のセットは相互排他的でなくてもよく、医療機器は、最も対応する条件と一致している選択肢、または対応する条件が最も密接に一致している選択肢(たとえば、条件がある範囲の値に関連している場合、値が、たとえば、当該範囲の中央にあることにより当該範囲に最も密接に一致する条件)を同定することにより、どの治療の選択肢を勧告するかを決定し得る。 The medical device may compare the plurality of conditions with the characteristics of the lesion to determine which conditions are met. In some embodiments, the set of conditions for treatment options are mutually exclusive such that one lesion may only match one set of conditions, and thus only one treatment option may be selected. possible. In other embodiments, the set of conditions may not be mutually exclusive, and the medical device may select the option that matches the most corresponding condition, or the option that the corresponding condition most closely matches (e.g., If a condition is associated with a value in a range, which treatment option is recommended, by identifying the condition whose value most closely matches the range, for example, by being in the middle of the range) Can be determined.
ブロック1406において、この比較に基づき、医療機器は、医療機器のユーザインターフェースを介して治療の選択肢の勧告を出力し得、プロセス1400は終了する。
At
プロセス1400は、病変の特徴に基づき病変の治療に関する最初の治療勧告の作成に関連して記載されているが、当業者は、ブロック1310に関連して上述されるように、治療の性能の間の治療勧告の作成までこの技術を拡張する方法を理解するであろう。たとえば、一部の実施形態では、ステント型血栓回収器のステントを引き抜くための速度などの、治療の特定のパラメータに関する1つ以上の条件と、病変の特徴(たとえば、病変の組成)の比較に基づき、医療機器は、当該パラメータに関する勧告を出力し得る。
Although the
当業者は、図14のプロセス1400のようなプロセスに関連して使用され得る治療の選択肢に関する条件を設定する多くの方法が存在することを、理解するものである。たとえば、条件として使用する病変の特徴に関する値は、これらの値、病変の種類、および様々な治療の選択肢での治療の成功の間の対応を決定するために、少なくとも一部の実験の後に医療機器の中へハード・コード化され得る。しかしながら本発明者らは、情報の中でも特に、病変の特徴および病変の治療の成功に関する情報に基づき当該関係および条件を学習するシステムの利点を、認識および理解している。たとえば、機械学習プロセス、たとえば、特性抽出および/または分類を含み得る機械学習プロセスが、一部の実施形態で実施され得る。
One skilled in the art will appreciate that there are many ways to set conditions on treatment options that may be used in connection with a process such as
図15Aから図15Bは、一部の実施形態で行われ得る機械学習プロセスの例である。図15Aは、医療機器により実施され得るプロセスを例示しており、図15Bは、複数の異なる医療機器と通信するコンピュータ装置(たとえば、サーバ)により実施され得るプロセスを例示する。 15A-B are examples of a machine learning process that may be performed in some embodiments. FIG. 15A illustrates a process that may be performed by a medical device, and FIG. 15B illustrates a process that may be performed by a computing device (eg, a server) communicating with a plurality of different medical devices.
図15Aのプロセス1500は、ブロック1502で開始し、ここで医療機器は、病変の特徴に関する情報を作成する。ブロック1504およびブロック1506において、医療機器は、治療の選択肢に関する条件と病変の特徴の比較に基づき治療の選択肢に関する勧告を作成してもよく、治療の進行をモニタリングしてもよく、治療を通して状態の情報を作成してもよい。ブロック1502〜ブロック1506のこれらの作動は、図13〜図14に関連して上述された方法と同様に実施されてもよく、よって、簡潔にするために、さらに記載することはない。さらに、ブロック1506において、医療機器は、治療の予後に関する情報を作成し得る。治療の予後は、病変の治療が成功したかどうか、病変が対象の身体の中で除去および取り除かれたかどうか、複数の治療が必要であったかどうか、また予後を表す他の情報を表し得る。予後を表す情報は、上記から明らかであるように、医療機器のセンサを使用して作成され得る。たとえば、医療機器のハンドルの加速度計により作成されたデータを使用して、医療機器は、病変を除去するように複数回作動したかどうかを決定し得る。別の例として、上述のように、センサが病変を検出し、その後病変の検出を止めた場合、このことは、病変が除去され塞栓症となったことを含む、病変が対象で移動したことの指標であり得る。
The
ブロック1508において、ブロック1502〜ブロック1506で作成された情報は、インターネットを含む1つ以上の有線および/または無線の通信接続および/またはネットワークを介して、医療機器からコンピュータ装置へ伝送される。コンピュータ装置は、一部の実施形態では、医療機器から地理的に離れていてもよい。ブロック1508では、ブロック1506の伝送の後に、医療機器は、コンピュータ装置から(たとえば、情報がブロック1508で伝送されたネットワークを介して)、治療の選択肢に関して更新された1つ以上の条件を受信する。更新された条件は、病変の特徴に関して条件を評価するための新規の値を同定し得る。医療機器は、それ自体が、たとえば、図14に関連した上述されたもののようなプロセスの状況下での1つ以上の更新された条件の考察を介して、治療勧告の作成のための1つ以上の更新された条件を適用するように設定され得る。医療機器が更新された条件を伴い設定された後、プロセス1500は終了する。
At
図15Bは、たとえば、図14に関連して上述するようなプロセスを介して、治療勧告の選択に使用するための条件を作成するために、病変の治療に関するレポートの学習プロセスを行うようにコンピュータ装置が実施し得るプロセスを例示する。具体的には、図15Bの例では、コンピュータ装置は、これらの病変の特徴に関する情報に関連して、病変の治療に関するレポートを解析して、治療の成功(および/または失敗)と病変の特徴との間の関係を同定する。このような関係の同定を介して、どの治療の選択肢が特定の種類の病変に最良であるかについての結論を導きだしてもよく、この結論に基づき、治療勧告が、図14の例のように、特定の病変の特徴に基づきこの病変の治療に関して、作成され得る。同様に、上述のように、治療の状態または性能に関する情報に基づき、治療を行う方法(たとえば、ステントの回収の間のステントを引き抜く時間または速度)に関する勧告が決定され得る。図15Bの例は、病変の特徴に基づき病変に使用する治療の選択肢の最初の選択に関する条件を作成する状況下で記載されているが、当業者は、治療を行う方法に関する勧告を作成しながら使用する技術を拡張する方法を、以下の記載から理解するであろう。 FIG. 15B illustrates a computer that performs the process of learning a report on the treatment of a lesion to create conditions for use in selecting a treatment recommendation, for example, via a process such as described above in connection with FIG. 2 illustrates a process that the apparatus may perform. Specifically, in the example of FIG. 15B, the computing device analyzes the report on the treatment of the lesion in relation to the information on the characteristics of the lesion, and reports the success (and / or failure) of the treatment and the characteristics of the lesion. Identify the relationship between Through the identification of such a relationship, conclusions may be drawn as to which treatment option is best for a particular type of lesion, based on which conclusions a treatment recommendation may be made as in the example of FIG. Then, a treatment for this lesion can be created based on the characteristics of the particular lesion. Similarly, as described above, based on information regarding the status or performance of the treatment, recommendations regarding how to perform the treatment (eg, time or speed withdrawing the stent during retrieval of the stent) may be determined. Although the example of FIG. 15B is described in the context of creating conditions for the initial selection of treatment options to use for a lesion based on the characteristics of the lesion, those skilled in the art will be able to make recommendations regarding how to perform the treatment. How to extend the techniques used will be understood from the description below.
本発明者らは、このような条件の作成、および治療の成功/失敗と病変の特徴との間の関係の同定が、好適には、機械学習プロセスを使用して決定され得ることを認識および理解している。様々な機械学習アルゴリズムが、当該分野で公知であり、この状況での使用に適合し得る。一部の機械学習アルゴリズムは、特性抽出および分類技術に基づき作動してもよく、ここで複数のユニットに関するグループ分け(分類)を同定し、ユニットの性質の解析を行い、どの性質および/またはこれらの性質の値が、最も密接に対応しているか、またはグループにおける正確なメンバーシップを予測するかを決定する。これらの同定した性質に基づき、当該性質を有するその後受信した未分類のユニットを、各グループに関する性質/値と、未分類のユニットの性質および/または性質の値の比較に基づき、グループ/分類のうちの1つに「分類」することができる。一部の機械学習の適用では、グループ/分類は、機械学習プロセスの設定の間に手動で同定され得る。さらにまたはその他では、グループ/分類は、たとえば、機械学習プロセスが新規のグループ分けが一部のユニットを良好に特徴づけ得ることをこの解析を介して気づいた場合の新規のグループ/分類の作成を介して、機械学習プロセスにより経時的に決定または調節され得る。機械学習の完全な論述は、本文書の範囲外にあり、本明細書中の技術の理解に必要ではない。当業者は、本明細書中記載の情報および目的で使用するための機械学習技術を実施する方法を理解するものである。 The present inventors have recognized that the creation of such conditions and the identification of the relationship between treatment success / failure and lesion characteristics can be preferably determined using a machine learning process. I understand. Various machine learning algorithms are known in the art and may be adapted for use in this situation. Some machine learning algorithms may operate based on feature extraction and classification techniques, where a grouping (classification) for multiple units is identified, an analysis of the unit's properties is performed, and which properties and / or Determine whether the values of the properties of the most closely correspond or predict exact membership in the group. Based on these identified properties, subsequently received unclassified units having that property are grouped / grouped based on a comparison of the property / value for each group with the property and / or property value of the unclassified unit. It can be "classified" into one of them. In some machine learning applications, groups / classifications may be identified manually during setup of the machine learning process. Additionally or otherwise, the group / classification may be, for example, the creation of a new group / classification if the machine learning process notices through this analysis that the new grouping may well characterize some units. Via a machine learning process over time. A full discussion of machine learning is outside the scope of this document and is not necessary for an understanding of the technology herein. Those of skill in the art would understand how to implement machine learning techniques for use with the information and for the purposes described herein.
ここで、グループは、治療の選択肢または治療の予後として定義されてもよく、図15Bの例は、この文脈で記載されるものである。この場合、グループは、病変の特徴および/または治療の状態により定義され得る。この場合、病変の特徴および/または治療の状態が、グループの特徴と一致する場合、対応する治療の選択肢が、出力のため選択され得る。さらにまたはあるいは、一部の実施形態では、グループは、異なる種類の病変(各種類は、他の種類とは異なる1つ以上の特徴または特徴の範囲を有する)、ならびに/または治療の状態に関連していてもよく、よって、これらの異なるグループは、特定の治療の選択肢、または治療装置を作動させる方法に関連し得る。この後者の場合、特定の病変または治療の状態に関する特徴があるグループと一致する場合、対応する当該グループの治療勧告が、出力のため選択され得る。 Here, a group may be defined as a treatment option or treatment prognosis, the example of FIG. 15B being described in this context. In this case, groups may be defined by lesion characteristics and / or treatment status. In this case, if the characteristics of the lesion and / or the state of the treatment match the characteristics of the group, a corresponding treatment option may be selected for output. Additionally or alternatively, in some embodiments, the groups are associated with different types of lesions, each type having one or more features or ranges of features distinct from other types, and / or the condition of the treatment. And thus these different groups may relate to a particular treatment option or method of operating the treatment device. In this latter case, if a feature associated with a particular lesion or treatment condition matches a certain group, the corresponding treatment recommendation of that group may be selected for output.
図15Bのプロセス1520は、ブロック1522で開始し、ここで、1つ以上のコンピュータ装置を実施する学習設備が、経時的に、医療機器による病変の治療に関する複数のレポートを受信する。医療機器は、上述の実施形態により作動する医療機器であり得る。レポートは、治療した病変、たとえば、1つ以上の病変の特徴に関する情報を含み得る。またレポートは、病変を治療した方法、たとえば、病変を治療するために作動した1つ以上の治療装置およびこれらの病変を治療した方法に関する情報を含み得る。また、治療の予後に関する情報、たとえば、治療が成功したかどうか、複数の治療が必要であったか、病変が除去され塞栓症となったかどうか、または他の予後といった情報も、レポートに含まれ得る。
The
このレポートは、上述のセンサの例および情報の種類を含む、医療機器の1つ以上のセンサにより決定される情報を含み得る。上述のように、1つ以上の電気的センサ、機械的センサ、光学的センサ、生体センサ、または化学的センサを含む様々な種類のセンサが、実施形態に含まれ得る。このようなセンサの具体的な例として、インダクタンスセンサ、キャパシタンスセンサ、インピーダンスセンサ、EISセンサ、電気インピーダンス・トモグラフィ(EIT)センサ、圧力センサ、フローセンサ、せん断応力センサ、機械的応力センサ、変形センサ、温度センサ、pHセンサ、化学組成物センサ、(たとえば、O2イオン、バイオマーカー、または他の組成物)、加速度センサ、および運動センサ、が挙げられる。これらのセンサから、様々な種類の特徴または他の情報が作成され得ることを理解すべきである。この情報のいずれかが、治療勧告に関連する条件を作成するため、レポートに含まれていてもよく、プロセス1520で使用され得る。たとえば、上述のように、医療機器のハンドルの中に配置された加速度計が、医療機器の動きを追跡してもよく、複数の治療が血餅を治療するために行われたかどうかを決定するために使用され得る。別の例として、力学的センサ(force sensor)は、ステント型血栓回収器が抜き取られる力を表してもよく、またはインピーダンスセンサのセットが、ステント型血栓回収器のステントの1つ以上のセンサで検出されたインピーダンスが抜き取りの間経時的に変動するかどうかに基づき、病変が、回収の間にステントから部分的または完全に離れたかどうかを決定し得る。当業者は、上記の論述から、このようなレポートに含むための、医療機器のセンサにより作成され得る異なる種類のデータを理解するものである。
This report may include information determined by one or more sensors of the medical device, including examples of sensors and types of information described above. As described above, various types of sensors may be included in embodiments, including one or more electrical, mechanical, optical, biological, or chemical sensors. Specific examples of such sensors include an inductance sensor, a capacitance sensor, an impedance sensor, an EIS sensor, an electrical impedance tomography (EIT) sensor, a pressure sensor, a flow sensor, a shear stress sensor, a mechanical stress sensor, and a deformation sensor. , temperature sensor, pH sensor, a chemical composition sensor, (e.g., O 2 ions, biomarkers or other compositions), the acceleration sensor, and motion sensors, and the like. It should be understood that various types of features or other information may be created from these sensors. Any of this information may be included in a report to create a condition associated with a treatment recommendation and may be used in
また、レポートは、臨床医が入力し得る情報、または医療機器が同時に使用し得る別のシステムから回収され得る情報を含み得る。たとえば、レポートは、病変が、頭蓋動脈、大腿動脈、肺静脈、総胆管、または他の管にあるかどうかなどの、対象の身体構造の中の病変の位置に関する情報を含み得る。この情報は、ユーザインターフェースを介して臨床医が入力してもよく、または、たとえば、血管造影デバイスなどの別のシステムから回収してもよい。 The report may also include information that can be entered by a clinician, or information that can be retrieved from another system that the medical device can use simultaneously. For example, the report may include information regarding the location of the lesion in the subject's anatomy, such as whether the lesion is in the cranial artery, femoral artery, pulmonary vein, common bile duct, or other duct. This information may be entered by the clinician via a user interface or may be retrieved from another system, such as, for example, an angiographic device.
任意選択で、レポートは、年齢、病歴、および人口統計などの、患者についての情報を含み得る。 Optionally, the report may include information about the patient, such as age, medical history, and demographics.
ブロック1522で受信されたレポートは、地理的に分布していてもよい複数の医療機器から経時的に受信され得る。これらのレポートおよびこれらのレポートの中身を受信することにより、推奨のまたは最良の実務を定義する条件および治療勧告の経時的なセットが作成され得る。
The report received at
よって、ブロック1524では、学習設備は、病変の特徴(および/または治療装置を作動させる方法)、これらの特徴を有する病変を治療するための選択肢、および治療の成功の間の関係を同定するために、レポートの情報を解析する。この解析に基づき、学習設備は、これらの情報の断片間の関係を学習し得る。このような関係は、いつ特定の治療の選択肢が成功もしくは失敗であったか、またはどの種類の病変に関して異なる治療の選択肢が成功もしくは失敗であるかを表し得る。患者についての情報が得られる実施形態の少なくとも一部では、学習設備は、病変の特徴、これらの特徴を有する病変を治療するための選択肢、および患者の情報に基づく治療の成功の間の関係を学習し得る。このモデルは、患者について得られた全ての情報のうちどの特定の情報の断片が、治療の成功の確率に影響する可能性があるかを学習するように、トレーニングされ得る。たとえば、トレーニングを受けたモデルは、特定の治療が、病変の特徴の全てが等しい場合であっても、患者の年齢に応じて成功の確率が異なる可能性があることを同定し得る。よって、同一の病変を有するが年齢が異なる2人の患者について、異なる治療勧告が提供され得る。別の例として、トレーニングを受けたモデルは、一部の治療が、過去に特定の症状を罹患した対象に適用される場合に、病変の種類が同一である場合であっても、当該症状を罹患していない対象と比較して成功する可能性が低いことを学習し得る。
Thus, at
1524におけるこの解析に基づき、学習設備は(機械学習プロセスの特性抽出および分類のプロセスを介して)、ブロック1526で、治療の選択肢のそれぞれに関する条件を作成する。この条件は、各治療の選択肢で治療が成功し得る病変に関する異なる特徴または特徴の範囲を表すように、病変の特徴に関連し得る。たとえば、1つの範囲の粘弾性が吸引カテーテルを使用した治療に関連し得、かつ別の範囲の粘弾性がステント型血栓回収器を使用した治療に関連し得るように、条件が、病変の粘弾性に関する値の範囲に関連し得る。この方法では、特定の粘弾性を有する病変が検出される場合、これらの条件との比較を使用して(図14のプロセスのように)、どの治療の選択肢が特定の病変に関して勧告されるかを決定し得る。
Based on this analysis at 1524, the learning facility (via the process of characterizing and classifying the machine learning process) creates, at
ブロック1528では、条件がブロック1526で作成される場合、この条件は、医療機器が図15Aと関連して上述のように治療勧告を作成するためにこれらの条件を使用するよう構成され得るように、当該医療機器に分配され得る。条件が分配されると、プロセス1520は終了する。
At
プロセス1520は、別のプロセスとして図15Bで論述されているが、一部の実施形態では、レポートの受信および条件の決定は、連続的または離散間隔なものを含む、経時的に反復しているプロセスであり得ることを理解すべきである。よって、一部の実施形態では、プロセス1520は、複数回行われてもよく、またはブロック1528での条件の分配の後に、学習設備は、追加的なレポートを受信し学習プロセスを続行するためにブロック1522に戻り得る。
Although
一部の代わりの実施形態では、治療勧告の作成は、上述の種類の1つ以上のセンサから得られた測定データに直接基づき、機械学習技術を使用して行われてもよい。測定データに直接基づき、治療勧告を作成することは、病変または病変の種類を最初に特徴づけるかまたは同定する必要なく、行われ得る。測定データを使用して病変の性質(種類または組成など)を同定し、その後適切な治療勧告を同定する他の手法と比較して、この手法は、病変を特徴づける中間のステップを省略することを可能にする。このことは、治療勧告を作成するために必要とされる時間および計算資源を低減し得る。 In some alternative embodiments, the creation of a treatment advisory may be performed using machine learning techniques, based directly on measured data obtained from one or more sensors of the type described above. Developing treatment recommendations based directly on the measured data can be done without the need to first characterize or identify the lesion or lesion type. Compared to other approaches that use the measured data to identify the nature of the lesion (such as type or composition) and then identify appropriate treatment recommendations, this approach eliminates intermediate steps that characterize the lesion Enable. This may reduce the time and computational resources required to make a treatment recommendation.
図15Cは、治療勧告の選択に使用するための条件を作成するための病変の治療に関するレポートの学習プロセスを行うように、コンピュータ装置により実施され得るプロセスを例示する。この条件は、EIS測定、および/またはEIS測定から決定した特性(たとえば、測定に存在する特性および/または派生した特性)に関連し得る。図15Cのプロセスは、EISの測定または特性と、測定/特性が関連する病変に関する治療との間の1つ以上の関係を同定するようにモデルをトレーニングするために、使用され得る。測定/特性と治療との間の関係を伴い、この方法でモデルをトレーニングすることにより、病変を診断または同定することを必要とせずに、病変に関する治療勧告の作成が可能となり得る。 FIG. 15C illustrates a process that may be performed by a computing device to perform a process of learning a report on treatment of a lesion to create a condition for use in selecting a treatment recommendation. This condition may relate to the EIS measurement and / or properties determined from the EIS measurement (eg, properties present in the measurement and / or derived properties). The process of FIG. 15C may be used to train a model to identify one or more relationships between EIS measurements or characteristics and treatments for the pathology for which the measurement / characteristic is associated. With the relationship between measurement / characteristics and treatment, training a model in this manner may allow the creation of treatment recommendations for the lesion without having to diagnose or identify the lesion.
図15Cのプロセス1540は、ブロック1542で開始し、ここで1つ以上のコンピュータ装置で実行する学習設備は、本明細書中記載の技術を使用して得た測定データを含むレポートを経時的に受信する。測定データの例として、限定するものではないが、EIS測定が挙げられる。各データのセットは、任意の適切な数のEIS試料を含んでもよく、このうちそれぞれが、特定の周波数で得たインピーダンスの情報を表し得る。よって、測定の各セットは、特定の種類の病変のスペクトル応答として解釈され得る。特定の場合では、インピーダンスセンサ以外のセンサを介して得た測定データが、プロセス1540で使用され得る。このようなセンサの例として、インダクタンスセンサ、キャパシタンスセンサ、電気インピーダンス・トモグラフィ(EIT)センサ、圧力センサ、フローセンサ、せん断応力センサ、機械的応力センサ、変形センサ、温度センサ、pHセンサ、化学組成物センサ、(たとえば、O2イオン、バイオマーカー、または他の組成物)、加速度センサ、および運動センサ、が挙げられる。
The
レポートで受信された測定は、センサが最初に病変と接触した際、または測定を病変に関して回収している際の診断もしくは治療の段階の間に取られた測定を含み得る。このような測定は、病変を同定または診断するために、本明細書中、他で記載の技術により、使用され得る。さらにまたはあるいは、この測定は、治療の間、たとえば、ステント型血栓回収器を使用した病変の抜き取りの間または別の手法の間に回収された測定を含み得る。 The measurements received in the report may include measurements taken during the stage of diagnosis or treatment when the sensor first contacts the lesion, or when measurements are being collected for the lesion. Such a measurement can be used by the techniques described elsewhere herein to identify or diagnose a lesion. Additionally or alternatively, the measurements may include measurements collected during a treatment, for example, during extraction of a lesion using a stent thrombectomy device or during another procedure.
また、レポートは、病変を治療した方法、たとえば、病変を治療するために作動した1つ以上の治療装置およびこれらの病変を治療した方法に関する情報を含み得る。また、治療の予後に関する情報、たとえば、治療が成功したかどうか、複数の治療が必要であったか、病変が除去され塞栓症となったかどうか、または他の予後といった情報も、レポートに含まれ得る。 The report may also include information about how the lesions were treated, for example, one or more treatment devices that were activated to treat the lesions and how these lesions were treated. Information about the prognosis of the treatment, such as whether the treatment was successful, whether multiple treatments were required, whether the lesion was removed and embolism, or other prognosis, may also be included in the report.
ブロック1542で受信されるレポートは、地理的に分布していてもよい複数の医療機器から経時的に受信され得る。これらのレポートおよびこれらのレポートの中身を受信することにより、推奨のまたは最良の実務を定義する条件および治療勧告の経時的なセットが作成され得る。
The report received at
よって、ブロック1544において、学習設備は、測定データ、測定データに提示される特徴を呈する病変を治療するための選択肢、および治療の成功の間の関係を同定するために、レポートの情報を解析する。この解析に基づき、学習設備は、これらの情報の断片の間の関係を学習し得る。このような関係は、いつ特定の治療の選択肢が成功もしくは失敗したか、またはどの種類の病変に関して異なる治療の選択が成功もしくは失敗したかを表し得る。
Thus, at
ブロック1544におけるこの解析に基づき、学習設備は(機械学習プロセスの特性抽出および分類のプロセスを介して)、ブロック1546で治療の選択肢のそれぞれに関する条件を作成する。ブロック1546およびブロック1548は、実質的に、図15Bのブロック1526およびブロック1528と同じ方法で作動し得る。
Based on this analysis at
本明細書中、他で論述されるように、図15Cにしたがいインピーダンス測定に基づき治療勧告を作成する一実施形態が、勧告の種類の中でも特に、治療の選択肢のセットの中の使用する治療の選択肢(たとえば、使用する異なるツール)の勧告、この治療の選択肢を行う方法(たとえば、治療の実行の前および/または間に作成される、ツールを作動させる方法)の勧告、または治療しない勧告である治療勧告を作成し得る。 As discussed elsewhere herein, one embodiment of generating a treatment recommendation based on impedance measurements in accordance with FIG. 15C is based on the type of treatment used, among other types of recommendations. Recommendations for options (e.g., different tools to use), recommendations for how to make this treatment option (e.g., how to activate the tools created before and / or during the execution of treatment), or recommendations for no treatment Certain treatment recommendations can be made.
診断および/または治療の間に治療勧告を提供することを含む、病変の診断および/または治療の間に臨床医へフィードバックを提供するための装置およびプロセスの例が、上記に提供されている。一部の実施形態では、このような診断および/または治療の間にフィードバックを提供することに加え、または当該フィードバックの代わりとして、医療機器は、診断/治療における医療機器の作動の後に、診断および/または治療に関する情報を臨床医へ提示するように構成され得る。図16は、このようなプロセスの例を例示する。 Examples of devices and processes for providing feedback to a clinician during diagnosis and / or treatment of a lesion, including providing treatment recommendations during diagnosis and / or treatment are provided above. In some embodiments, in addition to, or in place of, providing feedback during such diagnosis and / or treatment, the medical device may be configured to perform diagnostic and / or treatment after operation of the medical device in diagnosis / treatment. And / or may be configured to present information about the treatment to a clinician. FIG. 16 illustrates an example of such a process.
プロセス1600は、ブロック1602、ブロック1604で開始し、ここで医療機器は、病変の特徴および治療の性能に関する情報、ならびに治療を行う方法に関する勧告を作成するように、作動する。ブロック1602、ブロック1604の作動は、上述のデータ作成の例と同様であり得る。
The
ブロック1606では、治療の後に、ブロック1602、ブロック1604で作成された情報は、治療のクロニクルを作成するためにクロニクル作成設備により使用される。治療のクロニクルは、装置がどのように経時的に作動したか、病変の特徴の何が検出されたか、何の勧告が医療機器により作成されたか、およびこれらの勧告に臨床医が従ったかどうかに関する情報を含み得る。たとえば、塞栓症の形成またはその後の治療の必要性をもたらす病変の一部または全体が消失するなどのエラーが治療で検出された場合、クロニクル作成設備は、このエラーを解析してエラーの原因を決定し得る。たとえば、病変の一部がステント型血栓回収器から離れた時間にセンサが、および直前の時間で別のセンサが、ステント型血栓回収器への突発的な力の適用に気づいた場合、クロニクル作成設備は、クロニクルにこのことを指摘する。ステント型血栓回収器へ適用された力が、医療機器からの勧告された力の最大値の勧告(maximum force recommendation)を超えたか、または医療機器が治療勧告と一致しない他のいずれかの方法で作動した場合に、このことが、クロニクルに指摘され得る。このような情報がクロニクルに含まれる場合、将来の手法においてこのエラーを回避する方法に関する勧告が、臨床医に対して作成され得る。
At
さらに、一部の実施形態では、クロニクル作成設備は、病変の診断において臨床医を支援するために、病変および病変の潜在的な原因に関する詳細な情報をクロニクルに含み得る。たとえば、一部の実施形態では、治療の間、病変の簡潔な特徴が出力され得る(たとえば、病変は粘性である)が、クロニクルにおいて、組成に関するより詳細な情報が出力され得る(たとえば、病変は、主にコレステロールから構成されている)。さらに、クロニクル作成設備は、病変が、たとえば、損傷の結果、病変の部位で発達した血栓、または病変の部位で固着した塞栓症であったかどうかを決定するために、対象の病変の位置の観点から組成を解析し得る。たとえば、病変が、主に平滑筋細胞またはアテロームのような組織から構成されている場合、病変は損傷後にその部位で腫瘍となっている場合がある。別の例では、病変の組成が、高いせん断応力を有する身体構造の領域で形成されたことを表したが、病変が低いせん断応力を有する身体構造の領域に位置している場合、このことは、病変がこの部位に固着した塞栓症であったことを表し得る。 Further, in some embodiments, the chronicle creation facility may include detailed information in the chronicle about the lesion and potential causes of the lesion to assist a clinician in diagnosing the lesion. For example, in some embodiments, brief features of the lesion may be output during the treatment (eg, the lesion is viscous), but more detailed information about the composition may be output in the chronicle (eg, the lesion Is mainly composed of cholesterol). In addition, the chronicle making facility may be used to determine whether the lesion was a thrombosis that developed at the site of the lesion, or an embolism that had settled at the site of the lesion, for example, as a result of the injury, in terms of the location of the lesion of interest. The composition can be analyzed. For example, if the lesion is composed primarily of tissues such as smooth muscle cells or atheroma, the lesion may have become a tumor at that site after injury. Another example showed that the composition of the lesion was formed in the area of the body structure with high shear stress, but if the lesion is located in the area of the body structure with low shear stress, May indicate that the lesion was an embolism that had adhered to this site.
クロニクルがブロック1606で作成されると、クロニクルは、ユーザに提示するために出力され(たとえばディスプレイを介して出力されるか、またはメモリに保存されるか、またはネットワークを介して伝送され)、プロセス1600が終了する。
Once the chronicles are created in
さらに本発明者らは、本明細書中記載の技術の正確性、たとえば、診断の正確性および/または治療が特定の種類の病変の介入に関して勧告される際の確実性の度合が、モデルのトレーニングに使用されるデータおよび病変で回収され病変の診断または病変を治療する方法の決定に使用されるデータが、病変に対応し他の組織または生体構造に対応しない確実性が増すにつれて、増大することを理解している。 In addition, the inventors have determined that the accuracy of the techniques described herein, eg, the accuracy of diagnosis and / or the certainty in which treatment is recommended for intervention of a particular type of pathology, in the model Data used for training and data collected on lesions and used to diagnose lesions or determine how to treat lesions increase as the certainty of responding to lesions and not to other tissues or anatomy increases I understand that.
さらに本発明者らは、多くの場合、挿入可能な装置または埋め込み可能な装置が、測定の回収の間に、正しい目的の病変または他の生体構造以外の構造に多く接触し得ることを認識および理解している。さもなければ、これは、多くの場合、1つ以上のセンサを含むプローブが目的の生体構造に隣接または近位に位置している他の生体構造と完全にまたは部分的に接触し得る場合であり得る。たとえば、挿入可能な装置が、血管の病変と接触し、次に当該病変の測定を回収するように作動するまで動物の血管系を介して操作される場合、プローブのセンサが、病変との接触に加え、血管壁と接触し得る可能性が恐らく確実にある。特定の例として、病変を穿刺するかまたは別の方法で病変とのみ接触するよりは、挿入可能な装置は、場合により、センサが病変と接触するものもあり血管壁と接触するものもあるように、病変と血管壁との間に配置され得る。 In addition, the present inventors have recognized and often found that an insertable or implantable device may have much contact with the correct lesion of interest or other non-anatomy during collection of a measurement. I understand. Otherwise, this is often the case when the probe, including one or more sensors, can make full or partial contact with other anatomy located adjacent or proximal to the anatomy of interest. possible. For example, if the insertable device is manipulated through the animal's vasculature until it comes into contact with a lesion in a blood vessel and then activates to collect a measurement of the lesion, the sensor of the probe may contact the lesion. In addition, there is certainly the possibility that it may come into contact with the vessel wall. As a specific example, rather than puncturing or otherwise contacting the lesion only, the insertable device may be such that some sensors contact the lesion and some contact the vessel wall. First, it can be placed between the lesion and the vessel wall.
測定が、目的の生体構造に加え、1つ以上の他の生体構造に関して回収された場合、このような測定は、生体構造を同定もしくは特徴づけるため、または生体構造に関して適切な治療を決定するための、本明細書中記載の技術の正確性に影響を与える場合がある。 If measurements are collected on one or more other anatomy in addition to the anatomy of interest, such measurements may be used to identify or characterize the anatomy or to determine appropriate treatment for the anatomy. May affect the accuracy of the techniques described herein.
よって、本発明者らは、目的の病変または他の生体構造に関連しない測定を除去するために、本明細書中記載の方法により回収されたEIS測定をフィルタリングするための手法を開発した。より具体的には、本発明者らは、病変に関連しない測定を除去または少なくとも測定の数を減らすために回収したデータをフィルタリングすることは、病変の特徴を正確に特徴づけ、および/または病変の治療に関する適切な勧告を提供するモデルの特性を有意に増大させ得る。(他の構造に対応する測定を減らすことなく、または減らして)フィルタリングしたデータはまた、上述の方法のいずれかでモデルをトレーニングするために使用され得る。 Accordingly, the present inventors have developed an approach for filtering EIS measurements collected by the methods described herein to remove measurements that are not related to the lesion or other anatomy of interest. More specifically, the inventors have found that filtering data collected to remove or at least reduce the number of measurements that are not associated with a lesion accurately characterizes the characteristics of the lesion and / or Can significantly increase the properties of the model that provide appropriate recommendations for the treatment of. The filtered data (with or without reducing the measurements corresponding to other structures) may also be used to train the model in any of the ways described above.
さらに本発明者らは、無関係な値または外れ値を除去するようにデータをフィルタリングするための様々な手法が存在することを認識および理解しており、フィルタリングを行うために機械学習を利用する技術により提供される利点を認識および理解している。このような機械学習プロセスでは、モデルが測定を「パス」する生体構造に関するEIS測定、ならびに目的の生体構造が位置し得、モデルが測定を「フィルタリング」する、動物の身体の領域に位置し得る1つ以上の他の生体構造に関するEIS測定で、モデルがトレーニングされ得る。1つ以上の他の生体構造は、調査される領域、たとえば、病変が見いだされるまたは調査されると予測された領域における様々な動物の身体の中の予測された(expectedまたはpredicted)身体構造に基づき、同定され得る。たとえば、動物の身体の領域が同定され、測定または治療すべき生体構造が同定されると、設定段階の間に、動物の身体の当該領域で見出され得、目的の生体構造に隣接または近位であり得る1つ以上の他の生体構造が同定される。次に、in vitroにおいて目的の生体構造(たとえば、特定の種類の病変、たとえば、ある範囲の特徴/組成を伴うある範囲の病変種)、および/または1つ以上の他の生体構造に関して、測定が回収され得る。次に、動物の身体のこの領域に関して、目的の生体構造と1つ以上の他の生体構造との間を区別するための測定に基づき、モデルがトレーニングされ得る。 In addition, the present inventors have recognized and understood that there are various techniques for filtering data to remove extraneous or outliers, and techniques that utilize machine learning to perform the filtering. Recognize and understand the benefits provided by In such a machine learning process, EIS measurements on the anatomy where the model "passes" the measurements, as well as the anatomy of interest, may be located in regions of the animal's body where the model "filters" the measurements. The model may be trained with EIS measurements on one or more other anatomy. One or more other anatomical structures may be included in the expected (predicted) body structure in the body of various animals in the area to be investigated, for example, the area where a lesion is found or predicted to be investigated. And can be identified. For example, once an area of the animal's body is identified and the anatomy to be measured or treated is identified, it can be found in that area of the animal's body during the setting phase, adjacent or near the anatomy of interest. One or more other anatomical structures that can be positions are identified. The in vitro measurements are then made in vitro with respect to the anatomy of interest (eg, a particular type of lesion, eg, a range of lesion types with a range of features / compositions), and / or one or more other anatomy. Can be recovered. The model may then be trained on this region of the animal's body based on measurements to distinguish between the target anatomy and one or more other anatomy.
図17Aは、病変以外の生体構造に関する測定のフィルタリングを介して、病変を特徴づけるためにモデルをトレーニングするため、ならびに/または改善した度合の確実性もしくは正確性を伴う治療勧告を提供するためのプロセスを例示するフローチャートである。プロセス1700は、ブロック1702で開始し、ここでトレーニングデータが受信される。トレーニングデータは、上述の種類のセンサを使用して生体物質をサンプリングすることにより得られた測定を含み得る。トレーニングデータは、in vitroまたはin vivoにおける技術を使用して得られてもよい。トレーニングデータは、治療する病変に関連した測定、および他の生体構造に関連した測定を含み得る。また、測定が対応する構造の正体が、目的の生体構造に対応する測定と他の測定との間を区別するための学習においてモデルを支援するために、トレーニングで入力され得る。
FIG. 17A provides for training a model to characterize a lesion and / or to provide a treatment recommendation with an improved degree of certainty or accuracy, via filtering measurements on anatomy other than the lesion. 5 is a flowchart illustrating a process.
ブロック1702のトレーニングは、目的の生体構造(たとえば、特定の種類の病変)に関するEIS測定と、この生体構造に関するものではないEIS測定との間を区別するように、モデルをトレーニングするために行われ得る。よって、このようなモデルは、これらのEIS測定を、2つのカテゴリ:目的の生体構造に「関する」カテゴリおよび目的の生体構造に「関するものではない」カテゴリのうちの1つに分け得る。他の実施形態では、これらの2つのカテゴリの間を区別するようにのみモデルをトレーニングするよりは、モデルは、複数の異なる生体構造のそれぞれに関するEIS測定でトレーニングされてもよく、入力されたEIS測定をこれらのカテゴリのうちの1つに分類して各EIS測定が最も確実に対応する生体構造を同定するように、トレーニングされ得る。
The training at
このモデルは、それぞれの特定のEIS測定に関して、EIS測定が目的の生体構造および/またはEIS測定が対応する構造に対応するかどうかを同定するように、ブロック1702でトレーニングされ得る。よって、ブロック1702のモデルは、EIS測定のセットに関する同定またはフィルタリングを行うようにはトレーニングされなくてもよく、むしろ、このセットの中の個々のEIS測定をフィルタリングするようにEIS測定のセットを処理し得る。このようなEIS測定のセットは、埋め込み可能な装置または挿入可能な装置の複数のセンサを使用する時間でのEIS測定の回収などの、特定の時間での挿入可能な装置または埋め込み可能な装置の作動からの測定を含み得る。この方法で測定間を区別することは、目的の病変または他の生体構造と接触したセンサにより、特定の時間または特定の時間間隔にわたり回収したEIS測定と、病変/構造と接触していないが代わりに別の生体構造と接触している装置の別のセンサにより回収したEIS測定との間を区別することを可能にし得る。
The model can be trained at
モデルがこの方法でフィルタリングを行うようにトレーニングされると、このフィルタは、EIS測定に基づき生体構造(たとえば、病変)を同定および/または分類するようにモデルをトレーニングするためのプロセスの一部としてトレーニングデータで使用され得る。より具体的には、ブロック1704で、トレーニングデータは、特定の種類の病変などの目的の生体構造に関連していないデータを除去または少なくとも低減するようにフィルタリングされる。ブロック1708で、フィルタリングしたトレーニングデータを使用して、(たとえば、図15Aから図15Bに関連した上述の実施形態により)フィルタリングしたデータと病変の特徴との間の関係を認識するか、または(たとえば、図15Cに関連した上述の一部の実施形態により)フィルタリングしたデータと治療勧告との間の関係を直接認識するように、モデルをトレーニングし得る。ブロック1708は、上述のプロセスのいずれかを使用して実施され得る。
Once the model is trained to filter in this manner, the filter may be part of a process for training the model to identify and / or classify anatomy (eg, lesions) based on EIS measurements. Can be used with training data. More specifically, at
ブロック1704のフィルタを、どのデータのサブセットが病変に対応するか、およびどのデータが対応しないかを学習するようにトレーニングする実施形態では、プロセス1700は、複数のステップのトレーニングモデルを含み得、第1のトレーニングステップはブロック1704で行われ、第2のトレーニングステップはブロック1706で行われることを理解すべきである。一部の実施形態では、ブロック1704のフィルタおよびブロック1706のモデルは、同時に、すなわち、1つ多変数の問題として、同じデータを使用してトレーニングされる。しかしながら、他の実施形態では、ブロック1704のフィルタおよびブロック1706のモデルは、別のデータを使用してかつ/または異なる時間でトレーニングされる。
In embodiments where the filter of
一部の実施形態では、図17Aのトレーニングは、図22に関連した上述の技術により、行われ得る。上記から明らかであるように、図22のプロセスは、1つ以上のモデルをトレーニングし、および/または当該モデルに関連してデータを解析して組織間を区別する際に使用するため、EIS測定およびEIS測定から抽出する特性を回収する時点の周波数の同定に対する反復の手法を含む。反復の手法の各反復において、異なる周波数/異なる特性が、この入力でトレーニングを受けたモデルが1つ以上の性能目標を満たし得るかどうかを決定するようにモデルをトレーニングする際に使用するために、選択され得る。一部の実施形態では、このような反復プロセスはまた、目的の生体構造に対応しないEIS測定をフィルタリングするためにフィルタモデルをトレーニングするため、ならびに目的の生体構造を同定および/または特徴づけるためにモデルをトレーニングするために、使用され得る。一部のこのような実施形態では、EIS測定は、目的の生体構造(たとえば、特定の種類の病変)および/または目的の生体構造に隣接もしくは近位である動物の身体の領域で見出され得る他の生体構造に関して、in vitroおよび/またはin vivoで回収され得る。EIS測定は、広範囲の周波数に関わり得る。図22および図17Aに係るプロセスをトレーニングする間、反復プロセスが使用され、ここで各反復の間に、周波数のサブセットが選択され、これらの周波数に関するEIS測定が、2つのモデル(フィルタモデルおよび生体構造を同定/特徴づけるためのモデル)のトレーニングに使用される。さらにまたはあるいは、図22に関連して論述するように、各反復において、特性のセットが選択されてもよく、これはEIS測定に存在する特性および/またはEIS測定から生じる特性を含み得る。反復プロセスは、各反復において、生体構造を同定および/または特徴づけるためのプロセスが1つ以上の性能目標を満たすまで、周波数および/または特性の選択、ならびに選択した周波数および/または特性に基づくトレーニングを、続行し得る。このような性能目標は、図22に関連して論述されるように、生体構造の同定または特徴づけにおいて望ましい正確性に達することまたは当該正確性を超えることであり得る。 In some embodiments, the training of FIG. 17A may be performed by the techniques described above in connection with FIG. As is evident from the above, the process of FIG. 22 may be used to train one or more models and / or to analyze data in connection with the models to use in discriminating between tissues so that EIS measurements may be made. And an iterative approach to identifying the frequency at which to collect the characteristics extracted from the EIS measurement. At each iteration of the iterative approach, different frequencies / different characteristics are used for training the model to determine whether the model trained on this input can meet one or more performance goals. , Can be selected. In some embodiments, such an iterative process may also be used to train filter models to filter EIS measurements that do not correspond to the anatomy of interest, and to identify and / or characterize the anatomy of interest. Can be used to train a model. In some such embodiments, the EIS measurement is found in the anatomy of interest (eg, a particular type of lesion) and / or in a region of the animal's body that is adjacent or proximal to the anatomy of interest. With respect to the other anatomy obtained, it can be recovered in vitro and / or in vivo. EIS measurements can involve a wide range of frequencies. While training the process according to FIGS. 22 and 17A, an iterative process is used, in which during each iteration a subset of the frequencies is selected and the EIS measurements for these frequencies are determined by two models (the filter model and the biological model). Model for identifying / characterizing structures). Additionally or alternatively, as discussed in connection with FIG. 22, at each iteration, a set of properties may be selected, which may include properties that are present in the EIS measurement and / or properties that result from the EIS measurement. The iterative process involves selecting frequencies and / or characteristics and training based on the selected frequencies and / or characteristics until the process for identifying and / or characterizing the anatomy at each iteration meets one or more performance goals. May continue. Such performance goals may be to reach or exceed the desired accuracy in identifying or characterizing the anatomy, as discussed in connection with FIG.
このようなトレーニングの後に、挿入可能な装置および/または埋め込み可能な装置は、同定した周波数でEIS測定を回収するように構成されてもよく、EIS測定をフィルタリングして目的の生体構造に対応しない測定を除去するように、およびフィルタリングしたEIS測定を使用して生体構造を同定/特徴づけるように、トレーニングを受けたモデルを適用するように構成され得る。上述のように、当業者は、トレーニングを受けたモデルを適用することが、トレーニングの間に作成された重み値または他の値を使用してコンピュータ処理を行うことを含み得ることを理解するものである。よって、挿入可能な装置および/または埋め込み可能な装置はまた、装置がトレーニングを受けたモデルを適用し得るように、トレーニングで決定した値を伴い構成され得る。 After such training, the insertable device and / or the implantable device may be configured to collect EIS measurements at the identified frequency and filter the EIS measurements to not correspond to the desired anatomy. The trained model can be configured to remove the measurement and to identify / characterize the anatomy using the filtered EIS measurement. As noted above, those skilled in the art will understand that applying a trained model may include performing computations using the weights or other values created during training. It is. Thus, the insertable device and / or the implantable device may also be configured with the training determined values so that the device may apply the trained model.
一部の実施形態では、異なるフィルタが、動物の身体(たとえば、ヒトまたは非ヒトの身体を含む哺乳類の身体)の異なる部分に関して作成され得る。たとえば、1つのフィルタは、心臓の組織(冠動脈壁など)と心臓の病変(冠動脈の血餅など)との間を区別するように作成されてもよく、別のフィルタが、脳の組織(大脳静脈の内壁など)と脳で見出され得る病変との間を区別するように作成されてもよい。また異なるモデルが、異なる種類の病変などの、異なる目的の生体構造に関してトレーニングされ得る。よって、異なるモデルは、目的の特定の生体構造に関して、および目的の生体構造が位置し、測定される動物の身体の特定の領域に関してトレーニングされるモデルを含み得る。本発明者らは、異なる身体の部分および/または異なる目的の生体構造に関して異なるフィルタを有することが、身体全体に関する1つのフィルタよりも、各フィルタをトレーニングするデータの量を実質的に限定し、よって学習プロセスに関与するコンピュータ処理を低減し得ることを、理解している。また、異なるモデルは、フィルタの正確性を改善し得る。しかしながら、一部の状況では、複数の身体の部分または身体全体に関して、目的の生体構造に関する1つのフィルタが使用され得るため、全ての実施形態が異なる身体の部分に関して複数のフィルタを利用する必要があるわけではないことに留意すべきである。 In some embodiments, different filters may be created for different parts of an animal body (eg, a mammalian body, including a human or non-human body). For example, one filter may be created to distinguish between cardiac tissue (such as a coronary artery wall) and a cardiac lesion (such as a coronary artery clot), and another filter may be created to differentiate between brain tissue (such as the cerebrum). (E.g., the inner wall of a vein) and a lesion that may be found in the brain. Also, different models can be trained on different target anatomy, such as different types of lesions. Thus, different models may include models that are trained with respect to a particular anatomy of interest and with respect to a particular region of the animal's body where the anatomy of interest is located and measured. We have that having different filters for different body parts and / or different anatomy of interest substantially limits the amount of data training each filter than one filter for the whole body, It is understood that the computer processing involved in the learning process can be reduced. Also, different models may improve the accuracy of the filter. However, in some situations, one filter for the anatomy of interest may be used for multiple body parts or the entire body, so all embodiments need to utilize multiple filters for different body parts. It should be noted that this is not the case.
図17Bは、図17Aのブロック1704で使用するためのフィルタを作成するために使用され得るプロセスを例示する。プロセス1720は、ブロック1722で開始し、ここで、身体部分が同定される。身体部分の例として、限定するものではないが、心臓またはその特定の部分、脳またはその特定の部分、肝臓またはその特定の部分、腎臓またはその特定の部分、肢の静脈などが挙げられる。身体部分が同定された後、身体部分の1つ以上の生体物質(組織および/または病変を含む)が、ブロック1724で同定され得る。たとえば、心臓がブロック1722で同定される場合、冠動脈の特定の組織(たとえば、平滑筋細胞、弾性線維、外弾性板、内弾性板、疎性結合組織、および/または内皮細胞)、ならびに/または一般に冠動脈の内側で見出され得る血餅が、ブロック1724で同定され得る。
FIG. 17B illustrates a process that may be used to create a filter for use in
ブロック1726で、ブロック1724で同定した生体物質に関連したデータが、回収され得る。このデータは、生体物質をサンプリングすることにより得た測定を表してもよく、これは一部の実施形態では侵襲的プローブに搭載されたセンサを使用して行われる。一部の実施形態では、このデータは、身体部分の特定の生体物質に関連した、異なる周波数で得たEIS試料の集合などのスペクトルの測定を含み得る。
At
ブロック1728では、回収したデータは、データが対応する特定の組織または病変を表すように標識される。たとえば、冠動脈の内皮細胞から得た測定に対応するデータは、「冠動脈 内皮細胞」と標識されてもよく;冠動脈の弾性線維から得た測定に対応するデータは、「冠動脈 弾性線維」と標識されてもよく;冠動脈で見いだされた血栓から得た測定に対応するデータは、「冠動脈中の血栓」と標識されてもよく;冠動脈で見いだされたフィブリンから得た測定に対応するデータは、「冠動脈中のフィブリン」と標識されるなどしてもよい。
At
ブロック1730では、フィルタは、この標識したデータを使用してトレーニングされ得る。具体的には、フィルタは、病変(たとえば、血栓、フィブリン、または他の種類の血餅)、および組織(内皮細胞、弾性線維、疎性結合組織など)に関連するデータ間を区別するようにトレーニングされ得る。
At
図17Aから図17Bの技術を、他の生体構造に関する測定のフィルタリングに関連させて上述したが、フィルタリングの技術はこれらに限定されないことを理解すべきである。他の実施形態では、図17A〜図17Bに関連して記載されたフィルタリング技術は、さらにまたはあるいは、誤りのある測定を同定またはフィルタリングするために使用され得る。誤りのある測定は、何等かの潜在的なエラー源からもたらされてもよく、不正確である大きさおよび/または位相の値を伴うEIS測定を含み得る。誤りのある測定は、他の生体構造に対応する測定と同じまたは同様の方法の正確性に影響を与える場合がある。よって、誤りのある測定と誤りのない測定との間を区別するようにモデルをトレーニングするために、公知の誤りのある測定が、測定が誤りである指標と共に、誤りではない測定と併せて、入力されるトレーニングプロセスが実行され得る。次に、トレーニングを受けたモデル(さらに、目的の生体構造に関する測定と他の生体構造に関する測定との間を区別するようにトレーニングされ得る)は、測定をフィルタリングするために、装置により使用され得る。 While the techniques of FIGS. 17A-B have been described above in connection with filtering measurements on other anatomy, it should be understood that the techniques of filtering are not so limited. In other embodiments, the filtering techniques described in connection with FIGS. 17A-17B may additionally or alternatively be used to identify or filter erroneous measurements. Erroneous measurements may result from any potential sources of error and may include EIS measurements with magnitude and / or phase values that are inaccurate. An erroneous measurement may affect the accuracy of the same or similar method as a measurement corresponding to other anatomy. Thus, to train the model to distinguish between erroneous and erroneous measurements, known erroneous measurements, along with indicators that the measurements are erroneous, along with non-erroneous measurements, An input training process may be performed. The trained model, which may also be trained to distinguish between measurements on the anatomy of interest and measurements on other anatomy, can then be used by the device to filter the measurements. .
本発明者らは、動物の身体における病変に対する挿入可能な装置の位置を同定するための従来の技術が、多くの場合不十分であることを理解している。たとえば、血管系の中の血餅を位置づけるための従来の技術の1つは、x線のリフレクションプローブ(x−ray reflective probes)に関連したx線画像の使用を含む。具体的には、x線に反射している部分を有する侵襲的プローブが、動物の管に挿入されると、プローブの位置が、x線のイメージングを使用してモニタリングできる。残念なことに、通常、血餅はx線に反射せず;よって、x線像は、血餅の位置決めに関する指標を提供しない。結果として、これを用いた侵襲的プローブと血餅を接触させるプロセスは、多くの場合厄介であり、必然的に多大な努力を含む。このプロセスは、操作期間を不必要に増大させる場合があり、またはさらに悪いことには、臨床医が繰り返し血餅の探索でプローブを操作するため、管の内壁に損傷をもたらす場合がある。 We understand that conventional techniques for identifying the location of an insertable device relative to a lesion in an animal's body are often insufficient. For example, one conventional technique for locating blood clots in the vasculature involves the use of x-ray images associated with x-ray reflective probes. Specifically, when an invasive probe having a portion that reflects x-rays is inserted into an animal's tract, the position of the probe can be monitored using x-ray imaging. Unfortunately, clots usually do not reflect x-rays; thus, x-ray images do not provide an indication of clot positioning. As a result, the process of contacting a clot with an invasive probe using it is often cumbersome and necessarily involves a great deal of effort. This process may unnecessarily increase the duration of the operation, or worse, may result in damage to the inner wall of the vessel as the clinician repeatedly manipulates the probe in the search for a clot.
これに関して、本発明者らは、プローブが病変と接触しているかどうかを決定するための技術の利点を認識している。よって、一部の実施形態は、調査される生体構造が病変のような目的の生体構造(たとえば、血餅)、または病変が形成される組織のような別の生体構造(たとえば、管の内壁)であるかどうかを同定するための技術を目的とする。一部の実施形態では、機械学習技術が、生体構造が目的の生体構造であるかどうかを同定するために使用され得る。よって、異なる生体構造に関連する測定を同定する公知のデータを使用して、モデルがトレーニングされ得る。トレーニングした後、このモデルは、生体構造間を区別できてもよい。一部の実施形態では、図17Bのプロセスは、モデルをトレーニングするために使用されているが、代替的なプロセスも可能である。 In this regard, the present inventors have recognized the advantages of the technique for determining whether a probe is in contact with a lesion. Thus, some embodiments provide that the investigated anatomy is a anatomy of interest, such as a lesion (eg, a blood clot), or another anatomy, such as the tissue in which the lesion is formed (eg, the inner wall of a vessel). ). In some embodiments, machine learning techniques may be used to identify whether the anatomy is the anatomy of interest. Thus, the model can be trained using known data identifying measurements associated with different anatomy. After training, the model may be able to distinguish between anatomical structures. In some embodiments, the process of FIG. 17B is used to train a model, but alternative processes are possible.
図17Cは、侵襲的プローブを誘導する際に臨床医を支援するために使用され得るプロセスを例示する。プロセス1740は、ブロック1742で開始し、ここで、たとえば、医療機器のプロセッサで、動物(たとえば、動物の血管系)に挿入された侵襲的プローブに搭載した1つ以上のセンサから、データが受信される。受信されたデータは、少なくとも一部の実施形態では、動物の1つ以上の生体構造に関連するインピーダンス測定を含み得る。
FIG. 17C illustrates a process that may be used to assist a clinician in guiding an invasive probe. The
一部の実施形態では、ブロック1742で受信したデータは、一定の期間にわたり回収された、センサの読み取りの複数のセットであり得る。この期間の間、挿入可能な装置または埋め込み可能な装置は、場合によっては、装置のセンサの全てが測定のセットにわたり同じ物質と接触しているように移動されなくてもよい。このような場合の複数の測定は、装置のセンサが接触した生体構造の同定または特徴づけにおける確実性の高い結果の作成を支援し得る。一部の実施形態では、たとえば、生体構造を同定または特徴づけるためのトレーニングを受けたモデルは、センサの読み取りが特定の生体構造または生体構造の特定の特徴(たとえば、組成)に対応するモデルの確実性を表す値を作成し得る。このモデルは、入力として追加的なデータを受け取ってもよく、これにより、確実性を高くまたは低く調節し得る。よって、一定の期間にわたり複数のデータを回収することは、生体構造が目的の生体構造であるかそうではないかという結果を高い確実性でもたらすことを支援し得る。一部のこのような実施形態では、たとえば、装置が接触した生体構造は、少なくとも3つのスペクトルが3秒未満で得られるか、少なくとも5つのスペクトルが3秒未満で得られるか、または少なくとも10のスペクトルが3秒未満で得られるように、サンプリングされ得る。
In some embodiments, the data received at
ブロック1744で、測定が特定の種類の病変などの目的の生体構造に対応するかどうかが決定され得る。一部の実施形態では、この決定は、プロセス1720(図17B)によりトレーニングされた機械学習フィルタを使用して部分的に行われてもよく、これにより、生体構造間を区別するようにトレーニングされ得る。
At
EIS測定が、目的の構造ではない別の生体構造に対応すると決定された場合、次に、ブロック1746において、情報がユーザに出力され、プローブが目的の生体構造と未だ接触していないことをユーザに通知し得る。この情報は、たとえば、ディスプレイまたは音響装置を使用する任意の適切な方法で、出力され得る。この情報に基づき、臨床医は、動物の中の侵襲的プローブの誘導の続行を決定してもよく、プロセス1740は、ブロック1742、ブロック1744、およびブロック1746を介して反復し得る。
If the EIS measurement is determined to correspond to another anatomy that is not the structure of interest, then at
一部の実施形態では、ブロック1744の決定ステップは、特定の時間でまたは特定の時間期間にわたり装置により回収された全てのEIS測定が、目的の生体構造に対応するかどうかに関連し得る。たとえば、この決定は、装置が目的の構造(たとえば、病変)に完全に接触しているかどうか、または1つ以上のセンサが別の生体物質と接触しているかどうかであり得る。全てのセンサが、目的の構造と接触していると決定されない場合、次に、ブロック1746において、装置が目的の生体構造(たとえば、病変)と完全に接触していないことを表す情報が出力され得る。他の実施形態では、ブロック1744の決定ステップは、(存在する場合)どの装置のセンサが、当該センサが目的の生体構造と接触していることを表す読み取りを生成しているかを同定するために、行われ得る。この方法でセンサ間を区別することは、目的の生体構造と適切かつ完全に接触するため、装置の操作において臨床医を支援し得る。たとえば、センサが、挿入可能な装置の長さに沿って長手方向に配置され、よって、その後装置が目的の生体構造に接近し、次に目的の生体構造と接触する場合、センサは、望ましい構造と接触しないことを表す値を経時的に生成してもよく、その後遠位端にあるセンサが当該構造と接触していることを表す値を生成してもよく、その後装置が適切に配置された後に全てのセンサが当該構造と接触していることを表す値を生成してもよい。臨床医が装置を遠くに移動させすぎる場合、遠位のセンサは、センサが望ましい構造と接触していないことを表す値を生成し得る。
In some embodiments, the determining step of
調査した生体物質が目的の生体構造であることが決定された場合、次に、ブロック1750において、この効果に対する情報が出力され得る。その後、臨床医は、以下のステップ:病変の1つ以上の特徴を決定するような侵襲的プローブの作動(図1のブロック104に関連して記載);病変の特徴に基づき治療勧告を作成および出力するような医療機器の作動(図1のブロック106に関連して記載);治療勧告に基づく治療の選択肢の選択(図1のブロック108に関連して記載);および/または選択した治療の選択肢を使用した病変の治療(図1のブロック110に関連して記載)のうちのいずれかを行ってもよい。
If it is determined that the investigated biological material is the desired anatomy, then information may be output at
実施例
以下に、医療機器および技術を使用し得る様々なシナリオの例を記載する。しかしながら、実施形態は、これらの実施例のいずれか1つに係る作動に限定されないことを理解すべきである。
Examples The following describes examples of various scenarios in which medical devices and technologies may be used. However, it should be understood that the embodiments are not limited to operation according to any one of these examples.
実施例1
本明細書中記載の技術を使用し得る方法の一例は、侵襲的なスマート型のガイドワイヤ(smart guide wire)を用いる。この侵襲的なガイドワイヤは、血管系の操作に使用され得る。本明細書中記載のセンサおよび解析技術を使用して、侵襲的なガイドワイヤは、ガイドワイヤと接触する組織/物質を特徴づけ、この組織/物質の特徴を臨床医へ伝達し得る。また、侵襲的ガイドワイヤは、追加的な装置が患者内の介入部位に達することを支援し得る。
Example 1
One example of how the techniques described herein may be used employs an invasive smart guide wire. This invasive guidewire can be used for manipulating the vasculature. Using the sensors and analysis techniques described herein, an invasive guidewire may characterize the tissue / material in contact with the guidewire and convey this tissue / material characteristic to the clinician. Also, an invasive guidewire may assist additional devices to reach the intervention site in the patient.
この実施例では、ガイドワイヤは、センサ(好ましくはEISセンサ)、インピーダンススペクトロメーター、およびハンドルを含む。また、ガイドワイヤは、使用の間、その長さに沿って挿入され得る追加的な構成要素を含み得る。センサは、センサと接触する組織/物質の性質を検知および特徴づけるために、使用され得る。たとえば、センサは、高い周波数のインピーダンス測定を行うためインピーダンススペクトロメーターと共に使用する場合、組織/物質の組成を決定するために使用され得る。センサおよびインピーダンススペクトロメーターの両方が、ガイドワイヤの侵襲的な先端に優先的に位置することにより、この先端に隣接した組織を、インピーダンススペクトロメーターにセンサを接続する長い電線を必要とすることなく特徴づけることができる。この設計は、インピーダンススペクトロメーターが対象の外側に位置した場合に他の方法で電気信号に挿入され得る電気的ノイズを低減し得る。 In this embodiment, the guidewire includes a sensor (preferably an EIS sensor), an impedance spectrometer, and a handle. Also, the guidewire can include additional components that can be inserted along its length during use. The sensor can be used to detect and characterize the nature of the tissue / material that contacts the sensor. For example, the sensor may be used to determine tissue / substance composition when used with an impedance spectrometer to make high frequency impedance measurements. Both the sensor and the impedance spectrometer are preferentially located at the invasive tip of the guidewire, allowing tissue adjacent to this tip to be featured without the need for long wires connecting the sensor to the impedance spectrometer It can be attached. This design may reduce electrical noise that may otherwise be inserted into the electrical signal when the impedance spectrometer is located outside the object.
ハンドルは、追加的な構成要素、たとえば、ユーザとの通信、外科手術の間および後でのデータの記録および伝送、データの処理、ならびに装置の電力供給のための構成要素を含み得る。このような構成要素の例は、ユーザにより読み取り可能なディスプレイまたはインジケータ光などのフィードバック部、無線によりまたはケーブルを介してデータを伝送するための部品、データベース、プロセッサ、およびバッテリーを含む。ハンドルは、他の装置の構成要素から取り外すことができ、また、ガイドワイヤ自体の回路に取り外し可能に接続することもできる。 The handle may include additional components, such as components for communicating with a user, recording and transmitting data during and after surgery, processing data, and powering the device. Examples of such components include a user-readable feedback portion such as a display or indicator light, components for transmitting data wirelessly or via a cable, a database, a processor, and a battery. The handle can be detached from other device components and can be removably connected to the guidewire's own circuitry.
実施例2
実施例1に記載のガイドワイヤは、阻害された動脈を有する患者にとって最適な治療戦略を決定するために、臨床医により使用され得る。臨床医は、ガイドワイヤを使用して、この動脈を阻害している組織/物質を特徴づけ、次にこの情報に基づき、異なる見込みのある治療の中から選択することができる。一部の実施形態では、ガイドワイヤは、あらかじめ行われた1つ以上の特徴づけに基づき、および任意選択でこのガイドワイヤにより行われた以前の治療からのデータに基づき、臨床医に治療勧告を提供し得る。
Example 2
The guidewire described in Example 1 can be used by a clinician to determine the optimal treatment strategy for a patient with an inhibited artery. The clinician can use the guidewire to characterize the tissue / material blocking the artery and then use this information to choose between different potential treatments. In some embodiments, the guidewire provides a clinician with a treatment recommendation based on one or more characterizations made in advance, and optionally based on data from previous treatments made with this guidewire. Can provide.
この実施例では、臨床医は、ガイドワイヤを使用して動脈の病変を評価および治療することができる。臨床医は、任意選択でハンドルを使用して血栓の部位へとガイドワイヤを操作し、次に血栓を突き刺すことにより、開始することができる。次に、臨床医は、動脈を阻害している血栓および/または組織/物質の組成の測定を行うために、ガイドワイヤを使用し得る。次に、臨床医は、この測定結果に基づき、阻害された動脈にとって最適な治療を決定することができる。たとえば、臨床医は、阻害している組織が患者の動脈壁由来の細胞から構成されている場合、ステント装置を使用することを決定し得る。阻害している組織が血栓である場合、臨床医は、代わりに、その粘弾性の性質を測定することを決定し、次に、この情報に基づき血餅を除去するため吸引カテーテルまたはステントを使用すべきかどうかを決定することができる。 In this example, a clinician can use a guidewire to assess and treat arterial lesions. The clinician can begin by manipulating the guidewire, optionally using the handle, to the site of the thrombus, and then piercing the thrombus. The clinician may then use the guidewire to make a measurement of the composition of the thrombus and / or tissue / material blocking the artery. The clinician can then determine the optimal treatment for the blocked artery based on this measurement. For example, a clinician may decide to use a stent device if the inhibiting tissue is made up of cells from the patient's arterial wall. If the inhibiting tissue is a thrombus, the clinician instead decides to measure its viscoelastic properties, and then uses a suction catheter or stent to remove the clot based on this information You can decide if you should.
一部の実施形態では、臨床医はまた、ガイドワイヤから治療勧告を受信し得る。治療勧告は、動脈の病変に関してガイドワイヤにより行われた特徴づけに基づきことができ、かつ/または以前のガイドワイヤの使用の間に回収されたデータに基づくことができる。 In some embodiments, the clinician may also receive treatment recommendations from a guidewire. The treatment recommendations can be based on characterization performed by the guidewire on the lesion of the artery and / or based on data collected during previous use of the guidewire.
治療の終了後、臨床医は、ガイドワイヤからハンドルを取り外し、ガイドワイヤにより適切な介入装置を挿入し得る。 After the end of treatment, the clinician may remove the handle from the guidewire and insert the appropriate interventional device with the guidewire.
実施例3
本明細書中記載の技術にしたがい使用され得る装置のさらなる例として、スマート型のステント型血栓回収器(smart stent−retriever)がある。このステント型血栓回収器は、患者から血餅を回収するために使用され得る。本明細書中記載のセンサおよび解析技術を使用することにより、侵襲的ステント型血栓回収器は、接触している血餅を特徴づけ、この組織/物質の特徴を臨床医に伝達し得る。
Example 3
A further example of a device that may be used in accordance with the techniques described herein is a smart stent-stent-retriever. The stent thrombus collector can be used to collect a clot from a patient. By using the sensors and analysis techniques described herein, an invasive stented thrombus collector can characterize the clot in contact and communicate this tissue / material characteristic to the clinician.
この実施例では、ステント型血栓回収器は、少なくとも1つのセンサ(好ましくは少なくとも1つのEISセンサおよび/またはEITセンサ)、測定部、およびハンドルを含む。ステント型血栓回収器は、接触する血餅に関する情報を血餅の中の複数の位置から得ることができるように、複数の戦略的な位置で複数のセンサを含み得る。ステント型血栓回収器が2つ以上のセンサを含む場合、センサは、接触する血餅の異なる性質を検知することができてもよい。たとえば、ステント型血栓回収器は、ステント型血栓回収器と血餅の統合を検知できる1つ以上のセンサ、時間の関数としてステント型血栓回収器の位置を検出できる1つ以上のセンサ、および/または血餅に適用される力を検知できる1つ以上のセンサを含み得る。血餅とステント型血栓回収器の統合は、時間の関数としてステントのインダクタンスおよび/またはEIT信号を検知することにより、決定され得る。ステントのインダクタンスおよびEITの値は、ステントの広がりおよび周辺の環境で変動するため、これらの性質の一定した値は、ステントが最大の広がりおよび血餅への統合に達したことを表すであろう。運動センサは、時間の関数としてステント型血栓回収器の位置を検知するために使用され得る。この特性により、臨床医は、患者の中のステント型血栓回収器の動きを理解でき、血餅の回収の間にステント型血栓回収器が行った通過回数を決定することができる。また、血餅または組織/物質に対してステント型血栓回収器により適用される力を測定するために、応力センサが含まれ得る。 In this embodiment, the stent thrombectomy device includes at least one sensor (preferably at least one EIS sensor and / or EIT sensor), a measurement unit, and a handle. Stent clot collectors may include multiple sensors at multiple strategic locations so that information about the clot that is in contact can be obtained from multiple locations in the clot. If the stent clot collector includes more than one sensor, the sensors may be able to detect different properties of the clot that it contacts. For example, a stent clot collector may include one or more sensors capable of detecting the integration of the clot with the clot, one or more sensors capable of detecting the position of the stent clot as a function of time, and / or Or it may include one or more sensors capable of sensing the force applied to the clot. The integration of the clot with the stent clot collector can be determined by sensing the stent inductance and / or EIT signal as a function of time. Since the values of stent inductance and EIT vary with the stent's spread and surrounding environment, constant values of these properties will indicate that the stent has reached maximum spread and integration into the clot. . Motion sensors can be used to detect the position of the stent clot collector as a function of time. This property allows the clinician to understand the movement of the stent clot collector in the patient and determine the number of passes that the stent clot has made during clot collection. Also, a stress sensor may be included to measure the force applied by the stent clot collector on the clot or tissue / material.
ステント型血栓回収器の測定部は、インピーダンススペクトロメーターおよび/またはトモグラフィー部であり得る。この部品は、ステント型血栓回収器の先端の近くに優先的に配置されており、これにより、ステント型血栓回収器に隣接する血餅を、測定部にセンサを接続する長い電線を必要とすることなく特徴づけることができる。この設計は、インピーダンススペクトロメーターが対象の外側に位置した場合に他の方法で電気信号に挿入され得る電気的ノイズを低減し得る。 The measurement section of the stent clot collector may be an impedance spectrometer and / or a tomography section. This part is preferentially located near the tip of the stent clot collector, which requires a long wire to connect the clot adjacent to the stent clot collector to the sensor at the measurement site Can be characterized without This design may reduce electrical noise that may otherwise be inserted into the electrical signal when the impedance spectrometer is located outside the object.
ハンドルは、実施例1に記載の追加的な構成要素を含み得る。またこれは、正確かつ自動化された血餅の回収を可能にするためのロボットによる引き抜き(robotized pulling)機構を含むことができる。 The handle may include the additional components described in Example 1. It can also include a robotized pulling mechanism to allow accurate and automated clot collection.
実施例4
実施例1に記載のガイドワイヤおよび実施例3に記載のステント型血栓回収器は、阻害された動脈を有する患者に対し最適な治療戦略を決定および実行するために、臨床医によって協同して使用され得る。臨床医は、動脈を阻害している組織/物質を特徴づけるためにガイドワイヤを使用し、次に、血餅および/または血栓を回収するためにステント型血栓回収器を使用することができる。任意選択で、データは、血餅回収間に回収でき、その後の解析のためデータベースにアップロードすることができる。
Example 4
The guidewire described in Example 1 and the stent-type thrombectomy device described in Example 3 are used jointly by clinicians to determine and execute optimal treatment strategies for patients with blocked arteries Can be done. A clinician can use a guidewire to characterize the tissue / material blocking the artery, and then use a stented thrombectomy device to collect clots and / or thrombi. Optionally, data can be collected during clot collection and uploaded to a database for subsequent analysis.
この実施例では、臨床医は、阻害された動脈を有する患者を治療するために、スマート型の装置の組み合わせを使用することができる。臨床医は、シースを伴うガイドワイヤを挿入し、ガイドワイヤを(上述の侵襲的プローブと共に)使用することにより、実施例2に記載の病変の評価を開始し得る。臨床医が、ガイドワイヤにより提供される情報および/または勧告に基づき、次にステント型血栓回収器を使用することを決定する場合、臨床医は、ガイドワイヤを除去し、シースを所定の位置に残し、シースに沿ってステント型血栓回収器を挿入し、血餅および/または血栓に血栓回収器を誘導する。ステントが血餅および/または血栓を突き刺した後、ステント型血栓回収器に組み込まれたセンサは、血餅および/または血栓の態様を検知することができ、この情報を時間の関数として臨床医へ(たとえば、外部のディスプレイ上に)提供することができる。たとえば、EISセンサおよび/またはEITセンサは、血餅および/もしくは血栓とステントの統合、ならびに血餅および/または血栓の形状および組成を特徴づけることができる。ステント型血栓回収器はまた、治療勧告を臨床医へ提供するために、以前の血餅および/または血栓の回収由来のデータを使用し得る。治療勧告は、たとえば、血餅および/もしくは血栓とステント型血栓回収器の統合が最適であることの信号、ならびに/または血餅および/もしくは血栓を引き抜くための適切な速度および力に関する勧告を含むことができる。 In this embodiment, a clinician may use a combination of smart devices to treat a patient with an inhibited artery. The clinician may begin the evaluation of the lesion described in Example 2 by inserting a guidewire with a sheath and using the guidewire (with the invasive probe described above). If, based on the information and / or recommendations provided by the guidewire, the clinician then decides to use a stent clot collector, the clinician removes the guidewire and places the sheath in place. Leave and insert a stent thrombus collector along the sheath to guide the thrombus collector to a clot and / or thrombus. After the stent pierces the clot and / or thrombus, a sensor incorporated in the stent-type thrombus collector can detect the form of the clot and / or thrombus and provide this information to the clinician as a function of time. (Eg, on an external display). For example, an EIS sensor and / or EIT sensor can characterize the integration of a clot and / or thrombus with a stent, and the shape and composition of the clot and / or thrombus. Stent clot collectors may also use data from previous clot and / or thrombus collections to provide treatment recommendations to clinicians. Therapeutic recommendations include, for example, a signal that the integration of a clot and / or thrombus with a stented thrombus collector is optimal, and / or recommendations regarding the appropriate speed and force to withdraw the clot and / or thrombus. be able to.
この時点で、臨床医は、血餅および/または血栓を回収するためにステント型血栓回収器(stent−retrieve)により提供される情報および/または勧告に基づき行動し得る。臨床医は、血餅を回収するためにステント型血栓回収器に組み込まれた自動的な引き抜き機構を使用することを決定し得る。次に、自動的な引き抜き機構は、以前の血餅および/または血栓の回収のデータベースから受信したデータに基づきステント型血栓回収器により決定された速度および力を使用して、ある速度で血餅および/または血栓を引き抜き得る。血餅および/または血栓が、ステント型血栓回収器から離れた場合、ステント型血栓回収器は、アラームを使用して臨床医へ信号で伝達し得る。次に、臨床医は、再度血餅および/または血栓を突き刺し、回収プロセスを再度開始し得る。 At this point, the clinician may act based on the information and / or recommendations provided by the stent-stent-retrieve to retrieve the clot and / or thrombus. A clinician may decide to use an automatic withdrawal mechanism built into the stent clot collector to collect the clot. The automatic withdrawal mechanism then uses the speed and force determined by the stent clot collector based on data received from a previous clot and / or thrombus collection database to attain a rate of clot at a certain rate. And / or the thrombus may be withdrawn. If the clot and / or thrombus move away from the stent clot collector, the stent clot may signal the clinician using an alarm. The clinician may then pierce the clot and / or thrombus again and start the retrieval process again.
血餅および/または血栓の回収の終了時に、介入の間に回収された全てのデータを、後の解析のためデータベースに伝送することができる。 At the end of clot and / or thrombus collection, all data collected during the intervention can be transmitted to a database for later analysis.
実施例5
本明細書中記載の技術にしたがい使用され得る装置の別の例として、スマート型の吸引カテーテルがある。この吸引カテーテルは、患者から血餅を回収するために使用され得る。本明細書中記載のセンサおよび解析技術を使用することにより、侵襲的吸引カテーテルは、接触している血餅を特徴づけ、この組織/物質の特徴を臨床医に伝達し得る。
Example 5
Another example of a device that may be used in accordance with the techniques described herein is a smart suction catheter. This suction catheter can be used to retrieve a clot from a patient. By using the sensors and analysis techniques described herein, an invasive suction catheter can characterize the clot in contact and communicate this tissue / material characteristic to the clinician.
この実施例では、吸引カテーテルは、少なくとも1つのセンサ(好ましくは少なくとも1つのEISセンサおよび/またはEITセンサ)、測定部、およびハンドルを含む。実施例3のように、吸引カテーテルは、接触する血餅に関する情報を血餅の中の複数の位置から得ることができるように、複数の戦略的な位置で複数のセンサを含み得る。吸引カテーテルが2つ以上のセンサを含む場合、センサは、接触する血餅の異なる性質を検知することができてもよい。たとえば、吸引カテーテルは、実施例3に記載の1つ以上のセンサ(すなわち、吸引カテーテルと血餅の統合を検知できる1つ以上のセンサ、時間の関数として吸引カテーテルの位置を検出できる1つ以上のセンサ、および/または血餅に適用される力を検知できる1つ以上のセンサ)を含み得る。また、吸引カテーテルは、吸引カテーテルの中の血流をモニタリングできる追加的なセンサを含み得る。 In this embodiment, the suction catheter includes at least one sensor (preferably, at least one EIS sensor and / or EIT sensor), a measurement unit, and a handle. As in Example 3, the suction catheter may include multiple sensors at multiple strategic locations so that information about the clot that is in contact can be obtained from multiple locations within the clot. If the aspiration catheter includes more than one sensor, the sensors may be able to detect different properties of the clot in contact. For example, the suction catheter may be one or more of the sensors described in Example 3 (i.e., one or more sensors capable of detecting the integration of the blood clot with the suction catheter, one or more sensors capable of detecting the position of the suction catheter as a function of time). Sensors and / or one or more sensors capable of sensing the force applied to the clot). Also, the suction catheter may include additional sensors that can monitor blood flow in the suction catheter.
吸引カテーテルの測定部およびハンドルは、実施例3に記載のステント型血栓回収器の測定部およびハンドルと同一である。 The measuring part and the handle of the suction catheter are the same as the measuring part and the handle of the stent-type thrombus collector described in the third embodiment.
実施例6
実施例1に記載のガイドワイヤおよび実施例5に記載の吸引カテーテルは、阻害された動脈を有する患者にとって最適な治療戦略を決定および実行するために、臨床医によって協同して使用され得る。臨床医は、動脈を阻害している組織/物質を特徴づけるためにガイドワイヤを使用し、次に、血餅および/または血栓を回収するために吸引カテーテルを使用することができる。任意選択で、データは、血餅回収間に回収でき、その後の解析のためデータベースにアップロードすることができる。
Example 6
The guidewire described in Example 1 and the suction catheter described in Example 5 can be used cooperatively by clinicians to determine and execute optimal treatment strategies for patients with blocked arteries. A clinician can use a guidewire to characterize the tissue / material blocking the artery and then use a suction catheter to retrieve the clot and / or thrombus. Optionally, data can be collected during clot collection and uploaded to a database for subsequent analysis.
この実施例では、臨床医は、阻害された動脈を有する患者を治療するために、スマート型の装置の組み合わせを使用することができる。臨床医は、ガイドワイヤを挿入し、ガイドワイヤを使用することにより、実施例2に記載のように病変の評価を開始し得る。臨床医が、ガイドワイヤにより提供される情報および/または勧告に基づき次に吸引カテーテルを使用することを決定する場合、臨床医は、次に、ガイドワイヤに沿って吸引カテーテルを挿入し、これを血餅および/または血栓に誘導し、吸引プロセスを開始する。血餅および/または血栓の吸引の間、外部のディスプレイは、除去の進行、EISセンサおよび/またEITセンサにより検知される血餅および/または血栓の形状および組成、ならびに吸引カテーテルを介した血餅および/または血栓の通過に関する情報を、臨床医に提供する。スマート型の吸引カテーテルはまた、血餅と吸引カテーテルの統合に基づき血餅および/または血栓の除去を開始するための最適な時間を決定し、この条件を臨床医に信号で伝達し得る。次に、臨床医は、血餅および/または血栓の除去を開始し得る。血餅および/または血栓が、吸引カテーテルから離れている場合、吸引カテーテルは、アラームを使用して臨床医へ信号で伝達し得る。次に、臨床医は、再度血餅および/または血栓を突き刺し、回収プロセスを再度開始し得る。センサが、完全に血栓が吸引され、吸入装置のチューブに沿って通過したことを検出する場合、除去の成功を表す別のメッセージが作成され、出力され得る。 In this embodiment, a clinician may use a combination of smart devices to treat a patient with an inhibited artery. The clinician may begin evaluation of the lesion as described in Example 2 by inserting a guidewire and using the guidewire. If the clinician decides to use the suction catheter next based on the information and / or recommendations provided by the guidewire, the clinician then inserts the suction catheter along the guidewire and inserts it. Induce a clot and / or thrombus and initiate the aspiration process. During aspiration of the clot and / or thrombus, an external display will show the progress of the removal, the shape and composition of the clot and / or thrombus as sensed by the EIS and / or EIT sensors, and the clot via the aspiration catheter. And / or provide information to the clinician regarding passage of the thrombus. The smart suction catheter may also determine the optimal time to initiate clot and / or thrombus removal based on the integration of the clot and the suction catheter, and signal this condition to the clinician. The clinician may then begin removing the clot and / or thrombus. If the clot and / or thrombus is remote from the suction catheter, the suction catheter may signal to the clinician using an alarm. The clinician may then pierce the clot and / or thrombus again and start the retrieval process again. If the sensor detects that the thrombus has been completely aspirated and passed along the tube of the inhaler, another message indicating successful removal may be created and output.
血餅および/または血栓の回収の終了時に、介入の間に回収された全てのデータを、後の解析のためデータベースに伝送することができる。 At the end of clot and / or thrombus collection, all data collected during the intervention can be transmitted to a database for later analysis.
実施例7
実施例1に記載のガイドワイヤは、慢性完全閉塞病変(CTO)を有する患者を治療するために使用され得る。この場合、患者の動脈は、臨床医にとって血流を再度確立するように突き刺すことが困難であり得る、古く硬い血栓により阻害されている。臨床医は、病変の位置を検知し、病変を通るスマート型のガイドワイヤを使用し得る。操作の間、このガイドワイヤは、臨床医に、いつ病変の穿刺が開始されるか、およびいつガイドワイヤが病変を介して動脈の管腔に移動するかに関する情報を提供することができる。血栓が突き刺すには硬すぎる場合、臨床医は、代わりに、病変に隣接した動脈壁を介してガイドワイヤを通すことができる。この場合、ガイドワイヤは、アテローム/プラークの中のその位置に関する連続した情報を臨床医に提供することができる。このことは、血管の穿刺を回避するように臨床医を支援し得る。
Example 7
The guidewire described in Example 1 can be used to treat patients with chronic total occlusion (CTO). In this case, the patient's arteries are obstructed by an old, hard thrombus, which can be difficult for the clinician to pierce to re-establish blood flow. A clinician may sense the location of the lesion and use a smart guidewire through the lesion. During operation, the guidewire can provide the clinician with information as to when puncturing of the lesion will be initiated and when the guidewire will travel through the lesion into the lumen of the artery. If the thrombus is too hard to pierce, the clinician can instead pass a guidewire through the arterial wall adjacent to the lesion. In this case, the guidewire can provide the clinician with continuous information regarding its location within the atheroma / plaque. This may assist a clinician in avoiding a puncture of a blood vessel.
実施例8
実施例1に記載のガイドワイヤは、末梢の病状の診断および/または治療において、臨床医により使用され得る。末梢の病状の例として、深部の静脈または動脈で形成された血栓、または人工の静脈または動脈で形成された血栓が挙げられる。ガイドワイヤは、末梢の病状を有する患者にとって最適な治療戦略を決定するために、使用され得る。臨床医は、ガイドワイヤを使用して、管を阻害している組織/物質を特徴づけ、次に、この情報に基づき異なる見込みのある治療の中から選択することができる。一部の実施形態では、ガイドワイヤは、ガイドワイヤが行った1つ以上の特徴づけに基づき、および任意選択で、ガイドワイヤにより行われた以前の治療からのデータに基づき、臨床医に治療勧告を提供し得る。
Example 8
The guidewire described in Example 1 can be used by clinicians in diagnosing and / or treating peripheral medical conditions. Examples of peripheral pathologies include a thrombus formed in a deep vein or artery, or a thrombus formed in an artificial vein or artery. Guidewires can be used to determine the optimal treatment strategy for patients with peripheral medical conditions. The clinician can use the guidewire to characterize the tissue / substance that is obstructing the vessel, and then select among different potential treatments based on this information. In some embodiments, the guidewire is based on one or more characterizations made by the guidewire and, optionally, based on data from a previous treatment performed by the guidewire, and provides a clinician with a treatment recommendation. Can be provided.
実施例9
さらなる実施例として、上記の侵襲的プローブのいずれか1つは、血餅(たとえば、血栓)の年齢(age)を推定するために、使用され得る。血餅の年齢(すなわち、形成されてからの血餅の時間)は、血餅の組成などの血餅の1つ以上の特徴に基づき、決定され得る。異なる治療または治療の組み合わせは、これらの特徴から決定される場合の血餅の年齢に基づき提供され得る。たとえば、血餅が14日未満である場合、1つの治療が勧告されてもよく、血餅が14日超である場合、これと異なる治療が勧告されてもよい。
Example 9
As a further example, any one of the invasive probes described above can be used to estimate the age of a clot (eg, thrombus). The age of the clot (ie, the time the clot has been formed) can be determined based on one or more characteristics of the clot, such as the composition of the clot. Different treatments or combinations of treatments may be provided based on the age of the clot as determined from these characteristics. For example, if the clot is less than 14 days, one treatment may be recommended, and if the clot is more than 14 days, a different treatment may be recommended.
さらにまたはあるいは、本明細書中記載の装置および技術の少なくとも一部は、生体構造が健常な組織であるかどうかを同定するために、使用され得る。たとえば、この装置/技術は、血管壁が健常であるかどうか、またはアテローム性のプラークもしくは石灰化が血管壁に形成されているかどうかを決定するために、使用され得る。このような場合、本明細書中記載の装置のうちの1つが接触している生体構造は、血管壁またはアテローム性のプラーク(または他の病変)であり得、本明細書中記載の技術を使用して、これらの生体構造のうちの1つであるかどうかが決定され得る。この同定に基づき、異なる治療勧告が提供され得る。 Additionally or alternatively, at least some of the devices and techniques described herein can be used to identify whether a anatomy is a healthy tissue. For example, the device / technique can be used to determine if the vessel wall is healthy or if atherosclerotic plaque or calcification has formed in the vessel wall. In such cases, the anatomy with which one of the devices described herein is in contact may be a vascular wall or an atherosclerotic plaque (or other lesion) and the techniques described herein may be used. It can be used to determine if it is one of these anatomy. Based on this identification, different treatment recommendations can be provided.
オンコロジーに使用するために医療機器を作動させる方法
本発明者らは、潜在的に癌性細胞の試験のための従来の技術が、多くの場合不十分であることを認識および理解している。たとえば、潜在的に癌性細胞を試験するための従来の技術のうちの1つは、組織試料を除去するために針を使用する。針の挿入の操作において臨床医を支援するために、x線、超音波、または核磁気共鳴画像法(MRI)などの従来のイメージング技術が使用されている。しかしながら、これらの技術を使用して作成された画像は、多くの場合、不正確またはぼやけており、よって、臨床医が、目的の細胞または組織に針が接触しているかどうかを決定することを困難なものにしている。結果として、このような技術を使用した癌性細胞の診断および/または治療は、多くの場合、不正確である。結果として、特定の病変が癌性であるかどうかを決定しようとする場合に、潜在的に癌性病変を試験するよう意図された針が病変と実際には接触せず、代わりに、近くの健常な組織と接触する有意なリスクがあり、不正確な試料および不正確な医療上の結論をもたらすこととなる。同様に、癌性細胞を除去しようとする際に、2つの望ましくない状況:健常な組織が癌性細胞と共に除去され得ること、または一部の癌性細胞が除去されないままとなることが、起こり得る。
Methods of Operating Medical Devices for Use in Oncology The present inventors have recognized and appreciated that conventional techniques for the testing of potentially cancerous cells are often inadequate. For example, one of the conventional techniques for testing potentially cancerous cells uses a needle to remove a tissue sample. Conventional imaging techniques such as x-ray, ultrasound, or nuclear magnetic resonance imaging (MRI) have been used to assist the clinician in manipulating the needle insertion. However, images created using these techniques are often inaccurate or blurry, so that the clinician can determine whether the needle is in contact with the cell or tissue of interest. Making it difficult. As a result, the diagnosis and / or treatment of cancerous cells using such techniques is often inaccurate. As a result, when trying to determine whether a particular lesion is cancerous, a needle intended to test a potentially cancerous lesion does not actually come into contact with the lesion, but instead There is a significant risk of contact with healthy tissue, leading to incorrect samples and incorrect medical conclusions. Similarly, when trying to remove cancerous cells, two undesirable situations can occur: healthy tissue can be removed with the cancerous cells, or some cancerous cells can remain unremoved. obtain.
よって、本明細書中記載の一部の実施形態により、医療機器は、癌性の細胞/組織の存在、癌性の細胞/組織の特徴、および/または癌性の細胞/組織の種類(たとえば、細胞腫、リンパ腫、骨髄腫、新生物、メラノーマ、転移、または肉腫)を決定するために、使用され得る。たとえば、上述の機械学習技術は、癌性の細胞/組織と非癌性の生体物質との間を区別するため、および/または癌性の細胞/組織を特徴づけるために、使用され得る。さらに、本明細書中記載の種類の技術(機械学習技術を含む)は、癌性の細胞/組織の特徴に少なくとも部分的に基づき、癌性の細胞/組織を治療する方法に関する勧告を提供し得る。たとえば、癌性の細胞/組織の焼灼または除去、および焼灼または除去する方法が、一部の状況において勧告され得る。 Thus, according to some embodiments described herein, the medical device can include the presence of cancerous cells / tissues, the characteristics of cancerous cells / tissues, and / or the type of cancerous cells / tissues (eg, , Cell tumors, lymphomas, myeloma, neoplasms, melanomas, metastases, or sarcomas). For example, the machine learning techniques described above can be used to distinguish between cancerous cells / tissues and non-cancerous biological materials and / or to characterize cancerous cells / tissues. Further, techniques of the type described herein, including machine learning techniques, provide recommendations for methods of treating cancerous cells / tissues based at least in part on the characteristics of the cancerous cells / tissues. obtain. For example, ablation or removal of cancerous cells / tissues, and methods of ablation or removal may be recommended in some situations.
癌性細胞の組織/物質を検知する医療機器、センサ、および方法の例は、図2〜図11に関して上記に詳述されている。図31〜図33に関連して、当該医療機器が実施し得る技術および/または医療機器が行うように作動され得る技術の例を、以下に記載する。 Examples of medical devices, sensors, and methods for detecting tissue / substances of cancerous cells are detailed above with respect to FIGS. Examples of techniques that the medical device can perform and / or that the medical device can operate to perform are described below with reference to FIGS.
図31は、本明細書中記載の一部の技術により作動する医療機器により行われ得る例示的なプロセス3100を例示する。図31の例では、センサは、針、焼灼カテーテル、高周波プローブ、ロボットプローブ(robotic probe)、腹腔鏡、または切断装置などの診断装置および/または治療装置に、配置され得る。一部の実施形態では、センサは、医療機器の遠位端近くに配置されている。医療機器は、センサを使用して決定された癌性細胞の特徴に基づき、治療勧告を作成し得る。本明細書中記載のプロセスは、侵襲的プローブを伴う使用に限定されないことを理解すべきである。一部の実施形態では、本明細書中記載の技術は、動物の身体内での使用のためもしくは動物の身体内での使用のためにのみ設計されていなくてもよく、さらにまたはあるいは、動物の身体の外側にある組織を含む生体構造で使用するために設計され得る非侵襲的プローブを含むシステムおよび装置を伴い、使用され得る。たとえば、一部の実施形態では、本明細書中記載の装置、システム、および技術は、皮膚癌または他の皮膚の症状などの表面の病変の診断および/または治療のために使用され得る。
FIG. 31 illustrates an
プロセス3100は、ブロック3102で開始し、ここで医療機器の侵襲的プローブは、癌性の組織または細胞であり得る、センサに近位の病変の1つ以上の特徴(たとえば、大きさおよび/または組成)を検出するように、作動する。プロセス3100の開始の前に、侵襲的プローブは、動物の身体内に挿入されてもよく、予測した病変の位置の近位に移動させてもよい。次に、医療機器を、いつセンサが病変と接触するかを検出するように作動させる。潜在的に癌性であると知られているかまたは潜在的に癌性である病変または組織の接触は、センサにより出力された値の経時的な変化(たとえば、インピーダンスの変化)を評価することにより、または図17Cに関連して記載された機械学習技術を使用することにより、決定され得る。たとえば、医療機器は、侵襲的プローブのセンサが、癌性の組織/細胞と接触していないか、または病変がその一部であると知られている種類の組織と接触していない場合に、(たとえば、ユーザへ、ユーザインターフェースを介して)1つの結果を出力し得る。
たとえば、侵襲的プローブを病変へ向かうように動物を介して移動させて、病変を調査する場合、医療機器は、接触している組織を表す値を出力し得る。この値は、一部の実施形態では、定量的な値であってもよく、これは、侵襲的プローブが病変と接触しているかどうかを表すための、はい/いいえまたは真/偽などの二元的な値を含む。 For example, when examining a lesion by moving an invasive probe through the animal toward the lesion, the medical device may output a value representative of the tissue in contact. This value may, in some embodiments, be a quantitative value, such as a yes / no or true / false indication of whether the invasive probe is in contact with the lesion. Contains the original value.
医療機器は、侵襲的プローブが接触した組織を含む侵襲的プローブが接触した生体物質を解析して、侵襲的プローブが「異常」であり、よって病変の一部であり得るいずれかの生体物質と接触しているかどうかを決定することにより、侵襲的プローブが病変と接触しているかどうかを決定し得る。医療機器は、一部の実施形態では、動物の中の侵襲的プローブの位置を評価することにより、プローブが接触した生体物質が「異常」であるかどうかを決定し得、これは、侵襲的プローブが接触すると予測され得る生体物質を表し得る。 The medical device analyzes the biological material contacted by the invasive probe, including the tissue contacted by the invasive probe, and identifies any biological material for which the invasive probe is "abnormal" and thus may be part of the lesion. By determining whether it is in contact, it can be determined whether the invasive probe is in contact with the lesion. The medical device may, in some embodiments, determine whether the biological material contacted by the probe is “abnormal” by assessing the position of the invasive probe in the animal, It may represent a biological material that the probe may be expected to contact.
さらにまたはあるいは、医療機器は、予備的診断の結果として臨床医により入力され得る、病変についての予測に基づき、侵襲的プローブが病変と接触しているかどうかを決定し得る。たとえば、臨床医は、病変を予備的に特徴づける情報、たとえば、病変が血管系であるかもしくは臓器の病変であるかどうか、または臓器の病変である場合に何の臓器であるか、病変の組成の予測、または病変の組織もしくは細胞の状態(たとえば、健常ではない、炎症性、癌性、疾患状態にあるなど)の予測を、入力し得る。このような情報が入力される実施形態では、臨床医は、個々に病変を予備的に特徴づける情報を入力してもよく、または、このような病変を予備的に特徴づける情報に関連し得る病変の予備的診断の選択を行ってもよい(たとえば、特定の分類のアテロームを選択することにより、予測したアテロームの組成、および血管系にそれが位置していることなどの他の情報が、同様に選択され得る)。侵襲的プローブが動物を介して移動する場合、医療機器は、侵襲的プローブが接触した生体物質を病変の予備的な特徴づけと比較して、侵襲的プローブが病変と接触しているかどうかを決定し得る。たとえば、病変が、脳腫瘍であり得る脳の病変と予備的に診断されている場合、医療機器は、侵襲的プローブが異常な脳組織と接触したかどうか、および/または侵襲的プローブが癌性の脳組織と接触しているかどうかを決定し、この結果を出力し得る。 Additionally or alternatively, the medical device may determine whether the invasive probe is in contact with the lesion based on predictions about the lesion, which may be input by the clinician as a result of the preliminary diagnosis. For example, clinicians may provide information that preliminarily characterizes the lesion, for example, whether the lesion is a vascular or organ lesion, or if an organ lesion, what organ, A prediction of the composition or state of the diseased tissue or cells (eg, not healthy, inflammatory, cancerous, in a diseased state, etc.) can be entered. In embodiments where such information is entered, the clinician may enter information that preliminarily characterizes the lesion individually, or may be associated with information that preliminarily characterizes such lesions. A selection of a preliminary diagnosis of the lesion may be made (eg, by selecting a particular class of atheroma, other information, such as the predicted atheroma composition and its location in the vasculature, May be selected as well). If the invasive probe moves through the animal, the medical device compares the biological material contacted by the invasive probe with the preliminary characterization of the lesion to determine whether the invasive probe is in contact with the lesion I can do it. For example, if the lesion has been pre-diagnosed as a brain lesion that may be a brain tumor, the medical device may determine whether the invasive probe has contacted abnormal brain tissue and / or whether the invasive probe has cancerous status. It can be determined whether or not it is in contact with brain tissue and the result can be output.
他の実施形態では、侵襲的プローブが病変と接触しているかどうかを表す二元的な値を単に提供するよりは、医療機器は、たとえば、プローブが身体を介して移動するにつれて変動し得る、侵襲的プローブのセンサが接触している一つの生体物質または複数の生体物質の正体、量、および/または相対的な存在量を表す値を出力し得る。その一つまたは複数の物質を表す値は、本明細書中記載の技術(上述の機械学習技術を含む)を使用して決定されるインピーダンススペクトルから同定された物質の列挙などの、物質の識別であり得る。この値は、他の実施形態では、センサにより検出された値(たとえば、インピーダンスの値もしくはインピーダンススペクトル)または他の値などの数値であり得る。 In other embodiments, rather than simply providing a dual value that indicates whether an invasive probe is in contact with a lesion, the medical device may fluctuate, for example, as the probe moves through the body. The sensor of the invasive probe may output a value representing the identity, quantity, and / or relative abundance of the biological material or biological materials with which it is in contact. The value representing the one or more substances may be used to identify a substance, such as a listing of substances identified from impedance spectra determined using the techniques described herein (including the machine learning techniques described above). Can be This value may, in other embodiments, be a numerical value, such as a value detected by the sensor (eg, an impedance value or impedance spectrum) or other value.
プローブおよびそのセンサは、病変と接触するまで移動されてもよく、この時点で医療機器により出力された結果は、接触が行われた後に変化し得る。この方法で、病変の位置が、侵襲的プローブを使用して決定されもよく、侵襲的プローブが病変と接触しているとの決定が行われ得る The probe and its sensor may be moved until it makes contact with the lesion, at which point the results output by the medical device may change after the contact is made. In this way, the location of the lesion may be determined using an invasive probe, and a determination can be made that the invasive probe is in contact with the lesion.
侵襲的プローブは、さらに、場合によって、病変の幾何学的形状を決定するように作動され得る。たとえば、癌性組織(たとえば、腫瘍)を潜在的に含む病変の幾何学的形状は、一部の実施形態では、病変の近位で侵襲的プローブを移動させ、いつ侵襲的プローブのセンサが病変と接触しているかまたは接触していないかを同定することにより、決定され得る。たとえば、侵襲的プローブが出力した値の解析が、病変が癌性組織を含むことを決定する場合、侵襲的プローブは移動されてもよく、経時的に異なるセンサで、個々のセンサが癌性組織と接触しているかどうかの決定が行われ得る。次に、侵襲的プローブの移動量(たとえば、上述のように加速度計を使用して測定)および侵襲的プローブ上のセンサの位置が、医療機器により解析され、癌性組織の1つ以上の次元を含む、動物内の癌性組織の幾何学的形状が決定され得る。 The invasive probe may further be optionally operated to determine the geometry of the lesion. For example, the geometry of a lesion that potentially contains cancerous tissue (eg, a tumor) may, in some embodiments, cause the invasive probe to move proximal to the lesion, and when the sensor of the invasive probe Can be determined by identifying whether or not they are in contact with. For example, if analysis of the values output by the invasive probe determines that the lesion includes cancerous tissue, the invasive probe may be moved, and with different sensors over time, individual sensors A determination may be made as to whether contact is made. Next, the amount of movement of the invasive probe (e.g., measured using an accelerometer as described above) and the position of the sensor on the invasive probe are analyzed by the medical device to determine one or more dimensions of the cancerous tissue. The geometry of the cancerous tissue in the animal can be determined, including:
一部のこのような実施形態では、医療機器は、病変の幾何学的形状に基づき病変に関す1つ以上の治療勧告を決定し得る。 In some such embodiments, the medical device may determine one or more treatment recommendations for the lesion based on the geometry of the lesion.
図31に例示したものなどの実施形態で実施され得る1つの治療プロトコルにおいて、焼灼が、癌性組織の治療の第1の選択肢として使用され得る。よって、ブロック3104において、針または高周波プローブなどの焼灼装置(ablative device)が、動物の中に挿入される。一部の実施形態では、焼灼装置は、本明細書中記載の種類のセンサを含む侵襲的プローブを含み得る。焼灼装置は、焼灼装置が癌性の細胞または組織との接触が形成されたと決定するまで、移動され得る(しかしながら、実施形態は、侵襲的プローブを含む焼灼装置を用いた作動に限定されないことを理解すべきである。他の実施形態では、侵襲的プローブは、別の医療機器の一部であり、侵襲的プローブの配置の後に、焼灼装置は、侵襲的プローブの近位に配置され、よって癌性の細胞/組織の近位に配置されるまで移動される)。
In one treatment protocol that may be implemented in embodiments such as the one illustrated in FIG. 31, ablation may be used as a first option for treating cancerous tissue. Thus, at
ブロック3104において、癌性の細胞/組織の近位に焼灼装置を配置した後に、焼灼装置は、癌性の細胞/組織を焼灼するように作動する。治療時間の後に、焼灼装置は、焼灼装置が、癌性の細胞/組織に効果を有しているかどうかを決定するように作動し得る。たとえば、一部の実施形態では、焼灼が有効であるかどうかおよび焼灼を続行すべきかどうかを含む、焼灼を行う際に臨床医を誘導する治療勧告が、作成され得る。よって、ブロック3106では、センサは、焼灼装置が未だ癌性細胞または癌性組織と接触しているかどうかを表す情報を提供し得る。この決定は、本明細書中記載の技術(上述の機械学習技術を含む)を使用してなされ得る。この情報は、焼灼を停止するかどうかまたは焼灼を続行するかどうかなどの治療勧告を提供するため、または焼灼を停止するかどうか決定する前に侵襲的プローブの配置を確認するために、処理および使用され得る。
At
一部の実施形態では、焼灼装置は、異なる位置に配置された異なる電極などの、焼灼するために用いられる複数の異なる電極を含み得、この異なる電極は、一部が焼灼するように作動し得、同時にその他が焼灼するように作動しないように、個別に作動可能であり得る。一部の実施形態では、各焼灼電極は、検知電極の近くに配置されてもよく、ここで検知電極は、検知電極が接触した生体物質を決定するように本明細書中記載の技術により作動する。焼灼装置は、検知電極を使用して、焼灼装置の特定の部分が、癌性の組織/細胞または非癌性の組織/細胞と接触しているかどうかを決定し得る。一部のこのような実施形態では、焼灼装置の一部が非癌性組織と接触しているとの決定に応答して、焼灼装置は、焼灼を癌性組織のみに限定し、非癌性組織に対して行われ得る損傷を最小限にするために、焼灼装置の一部の焼灼電極(ablative electrode)の作動を停止または防止し得る。 In some embodiments, the ablation device may include a plurality of different electrodes used to cauterize, such as different electrodes located at different locations, wherein the different electrodes operate to ablate portions. And may be individually operable so that others do not operate to cauterize at the same time. In some embodiments, each ablation electrode may be located near a sensing electrode, where the sensing electrode is operated by the techniques described herein to determine the biological material that the sensing electrode has contacted. I do. The ablation device may use the sensing electrodes to determine whether a particular portion of the ablation device is in contact with cancerous tissue / cells or non-cancerous tissue / cells. In some such embodiments, in response to determining that a portion of the ablation device is in contact with the non-cancerous tissue, the ablation device limits the ablation to only cancerous tissue, In order to minimize the damage that can be done to the tissue, the activation of some of the ablation electrodes of the ablation device may be stopped or prevented.
この方法で、臨床医は、この治療が無効である場合に焼灼を中止し得、臨床医は、焼灼装置が癌性の細胞/組織と接触している間のみ焼灼を続行することにより、癌性組織のみを焼灼し得る。よって、臨床医は、治療が成功したかどうか、およびこれが成功していた場合に癌性組織/細胞の全てが焼灼されていることに、治療終了時に、より確信を持ち得る。この方法では、健常な組織を焼灼するリスクおよび/または癌性細胞を焼灼しないままにするリスクが、軽減される。 In this manner, the clinician may abort the ablation if the treatment is ineffective and the clinician may proceed with the ablation by continuing the ablation only while the ablation device is in contact with the cancerous cells / tissues. Only sexual tissue can be cauterized. Thus, the clinician may be more confident at the end of the treatment whether the treatment was successful, and if so, that all of the cancerous tissue / cells have been cauterized. In this way, the risk of cauterizing healthy tissue and / or leaving cancerous cells unburned is reduced.
よって、図31に例示するように、焼灼装置が、未だ癌性の細胞/組織と接触していると決定された場合、プロセス3100はブロック3108に進み、ここで、焼灼を続行するとの勧告が提供され、ブロック3104へと反復する。他方で、焼灼プローブがもはや癌性の細胞/組織と接触していないと決定された場合、焼灼を停止する勧告がブロック3110で提供される。このプロセスは、焼灼装置を再配置することにより、反復され得る。焼灼装置を何回か再配置しようとした後であっても、病変との接触がこれ以上形成できない場合に、プロセス3100は終了する。
Thus, as illustrated in FIG. 31, if the ablation device is still determined to be in contact with the cancerous cells / tissue, the
図32は、別の実施形態に係る癌性の細胞/組織に関する治療勧告を作成するように医療機器を作動させる方法の例を例示する。図32の実施形態では、医療機器は、たとえば、上述の図3の例における、プローブの外側に沿って配置された複数のセンサを含み得る。上記から明らかであるように、このようなセンサの配置を用いて、癌性病変の組成を含む癌性病変のいくつかの異なる特徴が決定され得る。たとえば、癌性病変でEISプロセスを行うことにより、癌性病変の組成が、上述のように決定され得る。一部の実施形態では、上述のトレーニングを受けた機械学習モデルが、癌性病変の組成または他の特徴を決定するために使用され得る。 FIG. 32 illustrates an example of a method of operating a medical device to generate a treatment recommendation for a cancerous cell / tissue according to another embodiment. In the embodiment of FIG. 32, the medical device may include a plurality of sensors located along the outside of the probe, for example, in the example of FIG. 3 described above. As will be apparent from the above, using such a sensor arrangement, several different characteristics of a cancerous lesion, including the composition of the cancerous lesion, can be determined. For example, by performing an EIS process on a cancerous lesion, the composition of the cancerous lesion can be determined as described above. In some embodiments, the trained machine learning models described above may be used to determine the composition or other characteristics of a cancerous lesion.
図32のプロセス3200は、ブロック3202で開始し、ここで、医療機器は、動物の対象の身体内に挿入され、癌性病変の1つ以上の特徴、たとえば、癌性病変の組成を検出するように作動する。この組成を含む特徴に基づき、医療機器は、ブロック3204において、勧告する治療の選択肢を選択し得る。この組成に基づき、プロセス3200は、調査された癌性病変の種類を決定してもよく、適切な治療勧告が提供され得る。医療機器は、上述の他の実施形態などのように、生体物質がインピーダンススペクトルを使用して同定され得、病変が生体物質に基づき同定され得るように、異なる生体物質に関するインピーダンススペクトルおよび他の電気的な特徴(たとえば、実効キャパシタンス)に関する情報、ならびに異なる病変の組成に関する情報を伴い、構成され得る。さらに医療機器は、異なる種類の癌性病変などの異なる種類の病変に関する異なる治療勧告を伴い、構成され得る。一例では、病変の異なる生体物質に関するインピーダンススペクトルを使用して、癌性病変が細胞腫であるかその一部であることが決定された場合、癌性病変を除去するとの勧告が提供され得る。別の例では、癌性病変がメラノーマの一部であると決定された場合、高周波の焼灼が勧告され得る。医療機器は、任意の適切な方法で治療の選択肢を選択し得る。
The
ブロック3204において治療が勧告された後、医療機器は、ブロック3206で、選択した治療選択肢の性能をモニタリングし得る。医療機器は、1つ以上のセンサ、たとえば、ブロック3202で特徴を決定した1つ以上のセンサ、または治療を行うように作動する治療装置の1つ以上のセンサを使用して、治療をモニタリングし得る。たとえば、焼灼がブロック3204で勧告された場合、臨床医は、焼灼装置を挿入し得る。焼灼装置は、焼灼が行われている際の癌性病変の状態を検知するためのセンサ、たとえば、温度センサを有し得る。このセンサは、癌性病変が焼灼または凍結されたかどうかを決定することにより、焼灼が成功したかどうかを決定し得る。
After the treatment is recommended at
ブロック3028において、治療の状態に関する情報が、臨床医へ提示するため、ユーザインターフェースを介して医療機器により出力される。その後、プロセス3200は終了する。
At block 3028, information regarding the status of the treatment is output by the medical device via the user interface for presentation to the clinician. Thereafter,
治療をモニタリングする一例が、治療勧告を作成する観点から提供されているが、同様の技術を使用して、治療の状態に関して臨床医にエラーメッセージまたは他のメッセージを作成し得ることを理解すべきである。たとえば、治療装置上のセンサが、ある時間に癌性病変の存在を表し、この後にセンサが癌性病変をもはや検出しない場合、医療機器は、治療装置が不適切に配置されている、または癌性病変が消失したと、決定し得る。これは、この装置を再度配置する必要があること、または癌性病変が移動したことのいずれかを表し得る。ユーザインターフェースを介した臨床医へのメッセージは、このような潜在的な問題を表し得る。 One example of monitoring treatment is provided in terms of creating a treatment advisory, but it should be understood that similar techniques could be used to create an error or other message for the clinician regarding the condition of the treatment. It is. For example, if a sensor on the treatment device indicates the presence of a cancerous lesion at a certain time, after which the sensor no longer detects the cancerous lesion, the medical device may indicate that the treatment device is improperly placed or It can be determined that the sexual lesion has disappeared. This may indicate either that the device needs to be repositioned or that the cancerous lesion has moved. A message to the clinician via the user interface may indicate such a potential problem.
さらに、図32の例は、最初の治療の選択に関連し、かつ当該治療を行うその後の方法に関連した治療勧告を提供するように医療機器を作動させる方法を記載したが、実施形態はこれに限定されないことを上記から理解すべきである。たとえば、一部の実施形態では、医療機器は、本明細書中記載の1つ以上のセンサを含んでもよく、当該装置を使用する最初の勧告を作成することなく、当該装置の作動の方法に関する治療勧告をもたらすように作動され得る。たとえば、針または高周波プローブは、上述のように、治療の状態または性能に関するデータを作成するための1つ以上のセンサを含み得、治療勧告を作成し得る。 Further, while the example of FIG. 32 describes a method of operating a medical device to provide treatment recommendations related to the selection of a first treatment and to subsequent methods of delivering the treatment, embodiments are not described herein. It should be understood from the above that the present invention is not limited to this. For example, in some embodiments, a medical device may include one or more sensors described herein and relates to a method of operation of the device without making an initial recommendation to use the device. It can be activated to provide a treatment recommendation. For example, a needle or radio frequency probe may include one or more sensors for generating data regarding the status or performance of a therapy, as described above, and may generate a therapy recommendation.
図33は、治療勧告を作成するための一部の実施形態の医療機器により実施され得るプロセス3300を例示する。
FIG. 33 illustrates a
プロセス3300は、ブロック3302で開始し、ここで医療機器は、本明細書中の技術を使用して、癌性病変の1つ以上の特徴(たとえば、大きさおよび/または組成)を決定するように作動する。医療機器は、医療機器の構成要素から、一つまたは複数の特徴を受信し得る。たとえば、医療機器に含まれている1つ以上のセンサ、および/またセンサにより生成したデータに基づき特徴を作成する別の構成要素がある。この特徴は、一部の実施形態では、癌性病変の組成を含み得る。さらにまたはあるいは、この特徴は、身体内の癌性病変の位置、癌性病変の凝集体の1つ以上の次元(たとえば、長さ、厚さなど)、癌性病変の温度、または上述のセンサの種類に基づき決定され得る他の情報を含み得る。
ブロック3304では、医療機器は、1つ以上の治療選択肢に関する1つ以上の条件と、ブロック3302で受信した特徴を比較する。医療機器は、複数の異なる利用可能な治療の選択肢に関する情報を伴い構成されてもよく、この選択肢のそれぞれは、癌性病変の1つ以上の特徴に関連する1つ以上の条件に関連し得る。治療の選択肢は、焼灼、除去、および生検を含み得る。癌性病変の組成に関連したこのような条件の例は、図32に関連して上述されている。たとえば、図15Bに関連して記載されているトレーニングを受けた機械学習モデルが、癌性病変の特徴と治療の成功に関する選択肢との間の関係を決定するために使用され得る。
At
医療機器は、どの条件が一致するかを決定するために、1つ以上の治療の選択肢に関する条件と、癌性病変の特徴を比較し得る。一部の実施形態では、治療の選択肢に関する条件のセットは、癌性病変が条件のうちの1セットのみと一致し得、よって、1つの治療の選択肢のみが選択され得るように、相互排他的であり得る。他の実施形態では、条件のセットは、相互排他的ではなくてもよく、よって、医療機器は、最も対応する条件が一致する選択肢また対応する条件が最も密接に一致している選択肢を同定することにより、どの治療の選択肢を勧告するかを決定し得る。たとえば、異なる条件が、インピーダンススペクトルの範囲などの異なる範囲の値に関連している場合、条件は、病変に関する値が最も密接に一致する範囲を同定することにより決定され得る。最も密接な一致は、たとえば、病変のインピーダンススペクトルまたは他の値が、当該範囲に関する境界値の中にあるかもしくはこの値から最も離れているか、または当該範囲と最も多くの重複を有する範囲であり得る。 The medical device may compare the characteristics of the cancerous lesion with the conditions for one or more treatment options to determine which conditions are met. In some embodiments, the set of conditions for the treatment options are mutually exclusive such that the cancerous lesion can match only one set of conditions, and thus only one treatment option can be selected. Can be In other embodiments, the set of conditions may not be mutually exclusive, so the medical device identifies the option with the most corresponding condition and the option with the most corresponding condition. This can determine which treatment options are recommended. For example, if different conditions are associated with different ranges of values, such as ranges of impedance spectra, the conditions may be determined by identifying the range where the values for the lesion most closely match. The closest match is, for example, the range where the impedance spectrum or other value of the lesion is within or furthest from the boundary value for the range, or has the most overlap with the range. obtain.
ブロック3306では、上記比較に基づき、医療機器は、医療機器のユーザインターフェースを介して治療の選択肢の勧告を出力してもよく、プロセス3300は終了する。
At
当業者は、図33のプロセス3300のようなプロセスに関連して使用され得る、治療の選択肢に関する条件を設定する多くの方法が存在することを理解するものである。たとえば、治療の選択肢の選択に関する条件として使用するための癌性病変の特徴に関する値は、この値、癌性の細胞/組織の種類、および様々な治療の選択肢での治療の成功の間の対応を決定するための少なくとも一部の実験の後に、医療機器の中へハード・コード化され得る。しかしながら、本発明者らは、情報の中でも特に、癌性の細胞/組織の特徴、および癌性の細胞/組織の治療の成功に関する情報に基づき、このような関係および条件を学習するためのシステムの利点を認識および理解している。たとえば、機械学習プロセス、たとえば、特性の抽出および/または分類を含み得る機械学習プロセスが、一部の実施形態で実施され得る。
One skilled in the art will appreciate that there are many ways to set conditions regarding treatment options that can be used in connection with processes such as
コンピュータの実施
本明細書中記載の原則により作動する技術は、任意の適切な方法で実施され得る。病変の治療のために、管の病変を特徴づけ、および/または1つ以上の治療勧告を作成する様々なプロセスのステップおよび行為を示している一連のフローチャートが、上記の論述に含まれている。上記のフローチャートのプロセスおよび決定のブロックは、これらの様々なプロセスを行うアルゴリズムに含まれ得るステップおよび行為を表す。これらのプロセスから生じるアルゴリズムは、1つ以上の単一目的もしくは多目的のプロセッサと統合しており、当該プロセッサの作動を指向しているソフトウェアとして実施されてもよく、デジタル信号処理(DSP)回路もしくは特定用途向け集積回路(ASIC)などの機能上等価の回路として実施されてもよく、または、他のいずれかの適切な方法で実施されてもよい。本明細書中含まれているフローチャートは、いずれかの特定の回路もしくはいずれかの特定のプログラミング言語のシンタックスもしくは作動、またはプログラミング言語の種類を表すものではないことを理解すべきである。むしろ、これらのフローチャートは、当業者が、本明細書中記載の種類の技術を行った特定の装置の処理を行うように、回路を組み立てるため、またはコンピュータソフトウェアのアルゴリズムを実施するために使用し得る機能的な情報を例示する。また、特段本明細書中で他の記載がない限り、各フローチャートに記載のステップおよび/または行為の特定の順序は、単に、実施され得るアルゴリズムの例であり、本明細書中記載の原則の実施および実施形態で変動し得る。
Computer Implementation Techniques that operate according to the principles described herein may be implemented in any suitable manner. A series of flow charts showing various process steps and acts for characterizing vascular lesions and / or creating one or more treatment recommendations for treating a lesion are included in the above discussion. . The process and decision blocks of the above flowchart represent steps and acts that may be included in an algorithm for performing these various processes. The algorithms resulting from these processes are integrated with one or more single-purpose or multi-purpose processors, and may be implemented as software directed at the operation of the processors, and may include digital signal processing (DSP) circuits or It may be implemented as a functionally equivalent circuit, such as an application specific integrated circuit (ASIC), or may be implemented in any other suitable manner. It should be understood that the flowcharts contained herein are not indicative of the syntax or operation of any particular circuit or any particular programming language, or type of programming language. Rather, these flowcharts are used by those skilled in the art to construct circuits or implement computer software algorithms to perform processing on particular devices that have implemented techniques of the type described herein. The functional information to be obtained is exemplified. Also, unless otherwise stated herein, the particular order of steps and / or acts set forth in each flowchart is merely an example of an algorithm that may be implemented, and the principles described herein may not be used. Implementations and embodiments may vary.
よって、一部の実施形態では、本明細書中記載の技術は、アプリケーションソフトウェア、システムソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、埋め込みコード、または他のいずれかの種類の適切なコンピュータコードを含むソフトウェアとして実施されるコンピュータで実行可能な命令に具現化され得る。このようなコンピュータで実行可能な命令は、多くの適切なプログラミング言語および/またはプログラミングツールもしくはスクリプトツールのいずれかを使用して書かれてもよく、また、フレームワークまたは仮想機械で実行される、実行可能な機械言語コードまたは中間コードとしてコンパイルされ得る。 Thus, in some embodiments, the techniques described herein are implemented as software, including application software, system software, firmware, middleware, embedded code, or any other type of suitable computer code. It can be embodied in computer-executable instructions. Such computer-executable instructions may be written using any of a number of suitable programming languages and / or programming or scripting tools, and are executed on a framework or virtual machine. It can be compiled as executable machine language code or intermediate code.
本明細書中記載の技術は、コンピュータで実行可能な命令として具現化する場合、これらのコンピュータで実行可能な命令は、それぞれがこれらの技術により作動するアルゴリズムの実行を完了するための1つ以上の作動を提供する多くの機能設備を含む、任意の適切な方法で行われ得る。しかしながら、例示した「機能設備」は、1つ以上のコンピュータと統合し、このコンピュータにより実行される場合に、1つ以上のコンピュータに特定の作動上の役割を行わせるコンピュータシステムの構造上の構成要素である。機能設備は、ソフトウェアエレメントの一部または全体であり得る。たとえば、機能設備は、プロセスの機能として、または別のプロセスとして、または他のいずれかの適切なプロセシングのユニットとして、実施され得る。本明細書中記載の技術が複数の機能設備として実施される場合、各機能設備は、独自の方法で実施されてもよく、全てを同じ方法で実施する必要はない。さらに、これらの機能設備は、必要に応じて、並列および/または直列で実行されてもよく、メッセージパッシングプロトコルまたは他のいずれかの適切な方法を使用して、実行しているコンピュータ上の共有メモリを使用して、互いの間で情報を通し得る。 When the techniques described herein are embodied as computer-executable instructions, these computer-executable instructions may each include one or more instructions for completing the execution of an algorithm operating with these techniques. It can be done in any suitable way, including many functional facilities that provide the operation of However, the illustrated "functional equipment" is a structural configuration of a computer system that integrates with one or more computers and, when executed by the computers, causes one or more computers to perform specific operational roles. Element. Functional equipment may be part or all of a software element. For example, a functional facility may be implemented as a function of a process, or as another process, or as any other suitable unit of processing. Where the techniques described herein are implemented as multiple functional facilities, each functional facility may be implemented in its own manner, and not all need to be implemented in the same way. Further, these functional facilities may be performed in parallel and / or serially, if desired, and may be shared on a running computer using a message passing protocol or any other suitable method. Memory may be used to pass information between each other.
一般的に、機能設備は、特定のタスクを行うか、または特定のアブストラクトデータ種を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。通常、機能設備の機能は、これらが作動するシステムで望まれるように、組み合わせてもよく、または分布されてもよい。一部の実施では、本明細書中記載の技術を行う1つ以上の機能設備は、完全なソフトウェアパッケージを共に形成し得る。これらの機能設備は、代替的な実施形態では、ソフトウェアプログラムのアプリケーションを実施するために、他の関連しない機能設備および/またはプロセスと相互作用するように構成され得る。 Generally, functional facilities include routines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. Typically, the functionality of the functional facilities may be combined or distributed as desired in the system in which they operate. In some implementations, one or more functional facilities that perform the techniques described herein may together form a complete software package. These functional facilities may, in alternative embodiments, be configured to interact with other unrelated functional facilities and / or processes to implement the application of the software program.
一部の例示的な機能設備は、1つ以上のタスクを行うために、本明細書中記載されている。しかしながら、記載の機能設備およびタスクの分割は、単に、本明細書中記載の例示的な技術を実施し得る機能設備の種類の例であること、および実施形態は、機能設備のいずれかの特定の数、分割、または種類で実施されることに限定されないことを理解すべきである。一部の実施では、全ての機能は、1つの機能設備で実施され得る。また、一部の実施では、本明細書中記載の機能設備の一部は、他と共にまたは他とは別に(すなわち1つのユニットまたは別のユニットとして)実施されてもよく、またはこれらの機能設備の一部が実施されなくてもよいことを理解すべきである。 Some example functional facilities are described herein to perform one or more tasks. However, the described functional facilities and task divisions are merely examples of the types of functional facilities that may implement the example techniques described herein, and embodiments may be used to identify any of the functional facilities. It should be understood that the invention is not limited to being implemented in numbers, divisions, or types. In some implementations, all functions may be implemented in one functional facility. Also, in some implementations, some of the functional facilities described herein may be implemented with or separately from others (ie, as one unit or another unit), or these functional facilities may be implemented. It is to be understood that some of the steps may not be performed.
本明細書中記載の技術を実施するコンピュータで実行可能な命令(1つ以上の機能設備または他のいずれかの方法として実施される場合)は、一部の実施形態では、媒体に機能を提供するために1つ以上のコンピュータ可読媒体で符号化され得る。コンピュータ可読媒体として、磁気媒体、たとえば、ハードディスクドライブ、光学媒体、たとえば、コンパクトディスク(CD)もしくはデジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)、ブルーレイディスク、永続型もしくは非永続型のソリッドステートメモリ(たとえば、フラッシュメモリ、磁気RAMなど)、または他のいずれかの適切な記憶媒体が挙げられる。このようなコンピュータ可読媒体は、任意の適切な方法、たとえば、以下に記載の図34のコンピュータ可読記憶媒体3406として(すなわち、コンピュータ装置3400の一部として)、または単独の別の記憶媒体として、実施され得る。本明細書中使用する場合、「コンピュータ可読媒体」(「コンピュータ可読記憶媒体」とも呼ばれる)は、有形の記憶媒体を表す。有形の記憶媒体は、非一過的であり、少なくとも1つの物理的な構造上の構成要素を有する。本明細書中使用する場合の「コンピュータ可読媒体」では、少なくとも1つの物理的な構造上の構成要素は、埋め込まれた情報で媒体を作成するプロセス、それに情報を記録するプロセス、または情報で媒体を符号化する他のいずれかのプロセスの間に、何等かの方法で変更され得る少なくとも1つの物理的な特性を有する。たとえば、コンピュータ可読媒体の物理的な構造の一部の磁性の状態は、記録プロセスの間に、変更され得る。
Computer-executable instructions that implement the techniques described herein (when implemented as one or more functional facilities or any other method), in some embodiments, provide functionality to a medium. To be encoded on one or more computer readable media. Computer readable media include magnetic media, such as a hard disk drive, optical media such as a compact disk (CD) or digital versatile disk (DVD), Blu-ray disk, persistent or non-persistent solid state memory (eg, flash). Memory, magnetic RAM, etc.), or any other suitable storage medium. Such computer-readable media can be obtained in any suitable manner, for example, as computer-
この技術を、コンピュータで実行可能な命令として具現化し得る実施の一部(全てではない)において、これらの命令を任意の適切なコンピュータシステムで作動する1つ以上の適切なコンピュータ装置で実行してもよく、または1つ以上のコンピュータ装置(もしくは1つ以上のコンピュータ装置の1つ以上のプロセッサ)は、コンピュータで実行可能な命令を実行するようにプログラムされていてもよい。コンピュータ装置またはプロセッサは、命令がデータストア(たとえば、オンチップキャッシュまたは命令レジスタ、バスを介してアクセス可能なコンピュータ可読記憶媒体など)などの、コンピュータ装置またはプロセッサにアクセス可能な方法で保存されている場合に、命令を実行するようにプログラムされていてもよい。これらのコンピュータで実行可能な命令を含む機能設備は、1つの多目的のプログラム可能なデジタルコンピューティング装置、処理電力を共有し本明細書中記載の技術を共に行う2つ以上の多目的のコンピューティング装置の協調したシステム、本明細書中記載の技術の実行に特化した1つのコンピュータ装置またはコンピュータ装置の協調したシステム(同一場所に配置または地理的に分布)、本明細書中記載の技術を行うための1つ以上のFPGA(現場でプログラム可能なゲートアレイ)、または他のいずれかの適切な技術と統合されてもよく、これらの作動を管理してもよい。 In some (but not all) implementations of the present technology that may be embodied as computer-executable instructions, these instructions may be implemented on one or more suitable computing devices operating on any suitable computer system. Alternatively, one or more computing devices (or one or more processors of one or more computing devices) may be programmed to execute computer-executable instructions. The computing device or processor has instructions stored in a manner accessible to the computing device or processor, such as a data store (eg, an on-chip cache or instruction register, a computer-readable storage medium accessible via a bus, etc.). In some cases, it may be programmed to execute instructions. The functional equipment containing these computer-executable instructions may be one multi-purpose programmable digital computing device, two or more multi-purpose computing devices sharing processing power and performing the techniques described herein together. , A computer device or a cooperative system of computer devices (co-located or geographically distributed) dedicated to performing the techniques described herein, performing the techniques described herein. One or more FPGAs (field-programmable gate arrays), or any other suitable technology for managing these operations.
図34は、他を行うことが可能ではあるが、本明細書中記載の技術を実施するシステムで使用され得るコンピュータ装置3400の形態のコンピュータ装置の例示的な実施の1つを例示する。図34は、本明細書中記載の原則にしたがい作動するようにコンピュータ装置に必要な構成要素を表すようには意図されておらず、包括的な記載とも意図されていないことを理解すべきである。
FIG. 34 illustrates one exemplary implementation of a computing device in the form of a
コンピュータ装置3400は、少なくとも1つのプロセッサ3402、ネットワークアダプタ3404、およびコンピュータ可読記憶媒体3410を含む。コンピュータ装置3400は、たとえば、上述の医療機器、デスクトップもしくはラップトプ型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末(PDA)、スマートモバイルフォン(smart mobile phone)、サーバ、または他のいずれかの適切なコンピュータ装置であり得る。ネットワークアダプタ3404は、任意の適切なコンピュータネットワーク上で他のいずれかの適切なコンピュータ装置とコンピュータ装置3400の有線および/または無線での通信を可能にする任意の適切なハードウェアおよび/またはソルトウェアであり得る。コンピュータネットワークは、ワイヤレスアクセスポイント、スイッチ、ルータ、ゲートウェイ、および/もしくは他のネットワーク機器、ならびに、インターネットを含む、2つ以上のコンピュータ間でデータ交換するためのいずれかの適切な有線および/または無線の通信媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体3410は、プロセッサ3402により処理されるデータおよび/または実行される命令を保存するように構成され得る。プロセッサ3402は、データの処理および命令の実行を可能にする。このデータおよび命令は、コンピュータ可読記憶媒体3410に保存され得る。
The
装置3400が本明細書中記載の医療機器である実施形態では、装置3400は、対象を診断および/または治療するために対象の体内に挿入される侵襲的医療機器3406を含み得る。装置3406は、上述の侵襲的プローブ3408を含む。
In embodiments where the
コンピュータ可読記憶媒体3410で保存されたデータおよび命令は、本明細書中記載の原則にしたがい作動する技術を実施する、コンピュータで実行可能な命令を含み得る。図34の例では、コンピュータ可読記憶媒体3410は、上述のように様々な設備を実施し、様々な情報を保存するコンピュータで実行可能な命令を保存する。コンピュータ可読記録媒体3410は、病変の組成を含む病変の1つ以上の特徴を解析するため、および/またはこの解析に基づき治療勧告を決定するために、病変解析設備3412を保存し得る。コンピュータ可読記憶媒体3410は、さらに、設備3412により使用され得る治療の選択肢に関する条件3414を保存し得る。また、コンピュータ可読記憶媒体3410は、学習設備3416およびクロニクル作成設備3418を保存し得る。
Data and instructions stored on the computer-
図34に例示されてはいないが、コンピュータ装置は、入力デバイスおよび出力デバイスを含む1つ以上の構成要素および周辺機器をさらに有し得る。これらのデバイスは、特に、ユーザインターフェースを提示するために使用することができる。ユーザインターフェースを提供するために使用できる出力デバイスの例として、出力を視覚的に提示するためのプリンターまたはディスプレイスクリーン、および出力を聴覚的に提示するためのスピーカーまたは他の音響発生装置が挙げられる。ユーザインターフェースに使用できる入力デバイスの例として、キーボード、およびポインティングデバイス、たとえば、マウス、タッチパッド、およびデジタルタブレットが挙げられる。別の例として、コンピュータ装置は、音声認識を介するかまたは他の音響上の形式で入力された情報を受信し得る。 Although not illustrated in FIG. 34, the computing device may further have one or more components and peripherals, including input devices and output devices. These devices can be used, inter alia, to present a user interface. Examples of output devices that can be used to provide a user interface include a printer or display screen for visually presenting the output, and speakers or other sound generating devices for audibly presenting the output. Examples of input devices that can be used for the user interface include a keyboard, and a pointing device, such as a mouse, a touchpad, and a digital tablet. As another example, a computing device may receive information entered via speech recognition or in other acoustic formats.
本技術を回路および/またはコンピュータで実行可能な命令で実施する実施形態を記載してきた。一部の実施形態は、少なくとも1つの例が提供されている方法の形態であり得ることを理解すべきである。この方法の一部として行われた行為は、任意の適切な方法で順序づけられてもよい。よって。例示されたものと異なる順序で行為を行う実施形態を構築してもよく、これは、例示の実施形態における一連の行為として示されたものであっても、同時にいくつかの行為を行うことを含み得る。 Embodiments have been described in which the technique is implemented with circuitry and / or computer-executable instructions. It should be understood that some embodiments may be in the form of a method, wherein at least one example is provided. Acts performed as part of this method may be ordered in any suitable manner. Therefore. Embodiments may be constructed that perform acts in a different order than illustrated, which may indicate that several acts are performed at the same time, even though shown as a series of acts in the illustrated embodiment. May be included.
上述の実施形態の様々な態様は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよく、または上述の実施形態に具体的に論述されていない様々な構成で使用されてもよく、よって、上記の説明に記載されているかまたは図面に例示されている構成要素の詳細および構成に当該態様を適用することに限定されるものではない。たとえば、一実施形態に記載の態様は、他の実施形態の態様と何らかの方法で組み合わせてもよい。 The various aspects of the above embodiments may be used alone, in combination, or in various configurations not specifically discussed in the above embodiments, The present invention is not limited to the application of the aspect to the details and configurations of the components described in the above description or illustrated in the drawings. For example, aspects described in one embodiment may be combined in some way with aspects of other embodiments.
特許請求の範囲の要素を修正するための、特許請求の範囲における「第1の」、「第2の」、「第3の」などの順序の用語の使用は、それ自体が、1つの特許請求の範囲の、別の特許請求の範囲よりも優れた何らかの優先事項、優位性、もしくは順序、またはある方法の行為を行う時間上の順序を暗示するものではなく、単に、特許請求の範囲の要素を区別するために、特定の名称を有する1つの特許請求項の範囲の要素を、同じ名称を有する別の要素と区別するための標識として(しかしながら本来の用語の使用のために)使用する。 The use of the terms "first," "second," "third," and the like, in a claim to modify the elements of the claim is, in itself, a single patent. It is not intended to imply any priority, advantage, or order of the claims over another claim, nor does it imply an order in time to perform an act of a method. To distinguish elements, a claim element with one particular name is used as an indicator to distinguish it from another element with the same name (but due to the use of the original term). .
また、本明細書中使用される文言および用語は、説明のためのものであり、限定されるとみなすべきではない。本明細書中の「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」、「伴う」、およびその変形は、その後に列挙される項目およびその均等物、ならびに追加的な項目を含むことを意味している。 Also, the words and terms used herein are for description and should not be considered as limiting. As used herein, “comprising”, “comprising”, “having”, “including”, “including”, and variations thereof include the items listed thereafter and their equivalents, as well as additional items Means
用語「例示的な」は、例、実例、または例示として作用することを意味するように本明細書中使用されている。よって、例としての、本明細書中記載のいずれかの実施形態、実施、プロセス、特性などは、例示的な例と理解すべきであり、特段他の記載がない限り好ましい例または好適な例と理解すべきではない。 The term "exemplary" is used herein to mean serving as an example, instance, or illustration. Thus, by way of example, any embodiments, implementations, processes, features, etc., described herein are to be understood as illustrative examples, unless otherwise indicated preferred or preferred examples. Should not be understood.
よって、少なくとも1つの実施形態のいくつかの態様を記載してきたが、様々な変更、修正、および改善が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解すべきである。このような変更、修正、および改善は、本開示の一部と意図されており、本明細書中記載の原則の趣旨および範囲内にあると意図されている。よって、上記の説明および図面は、単なる例である。 Thus, while several aspects of at least one embodiment have been described, it should be understood that various changes, modifications, and improvements will readily occur to those skilled in the art. Such alterations, modifications, and improvements are intended to be part of this disclosure, and are intended to be within the spirit and scope of the principles described herein. Thus, the above description and drawings are by way of example only.
Claims (60)
前記生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットを含むトレーニングデータを受信することと、
前記インピーダンス測定の複数のセットの各セットから、インピーダンス測定の第1のサブセットを含むトレーニングデータの第1のサブセットを同定することと、
前記同定したトレーニングデータの第1のサブセットから、第1の複数の特性を同定することであって、前記第1の複数の特性が、前記同定したトレーニングデータの第1のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含む、ことと、
前記第1の複数の同定した特性を伴う少なくとも1つの機械学習技術を使用してモデルをトレーニングして、第1のトレーニングを受けたモデルを作成することと、
を含む、方法。 A method of training a system to identify at least one characteristic of a anatomy, said method comprising:
Receiving training data comprising a plurality of sets of impedance measurements for the anatomy;
Identifying, from each set of the plurality of sets of impedance measurements, a first subset of training data that includes a first subset of impedance measurements;
Identifying a first plurality of characteristics from the first subset of the identified training data, wherein the first plurality of characteristics comprises at least one at least one characteristic resulting from the first subset of the identified training data. Including derived properties, and
Training a model using at least one machine learning technique with the first plurality of identified characteristics to create a first trained model;
Including a method.
前記生体構造の少なくとも1つのインピーダンス測定を捕捉することと、
前記トレーニングを受けたモデルに関連した少なくとも1つの機械学習のパラメータを使用して、前記捕捉した、生体構造の少なくとも1つのインピーダンス測定に基づき、前記生体構造の少なくとも1つの特徴を同定することと、
を含む、請求項5に記載の方法。 Using the first trained model to identify at least one characteristic of the anatomy,
Capturing at least one impedance measurement of the anatomy;
Identifying at least one characteristic of the anatomy based on the captured at least one impedance measurement of the anatomy using at least one machine learning parameter associated with the trained model;
The method of claim 5, comprising:
前記第1のトレーニングを受けたモデルを使用して、前記少なくとも1つの性能目標に一致する前記第1のトレーニングを受けたモデルに応答する、前記生体構造の少なくとも1つの特徴を同定することと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 Determining whether the first trained model matches at least one performance goal;
Using the first trained model to identify at least one characteristic of the anatomy responsive to the first trained model that matches the at least one performance goal;
The method of claim 1, further comprising:
前記同定したトレーニングデータの第2のサブセットから、第2の複数の特性を同定することであって、前記第2の複数の特性が、前記同定したトレーニングデータの第2のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含む、ことと、
前記第2の複数の同定した特性を伴う前記少なくとも1つの機械学習技術を使用して前記モデルをトレーニングして、第2のトレーニングを受けたモデルを作成することと、
前記第2のトレーニングを受けたモデルが前記少なくとも1つの性能目標と一致するかどうかを決定することと、
前記第2のトレーニングを受けたモデルを使用して、前記少なくとも1つの性能目標に一致する前記第2のトレーニングを受けたモデルに応答する、前記生体構造の少なくとも1つの特徴を同定することと、
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 A second subset of training data including a second subset of impedance measurements from each set of the plurality of sets of impedance measurements responsive to the first trained model that does not match the at least one performance goal. Identifying and
Identifying a second plurality of characteristics from the second subset of the identified training data, wherein the second plurality of characteristics comprises at least one of a plurality of characteristics arising from the second subset of the identified training data. Including derived properties, and
Training the model using the at least one machine learning technique with the second plurality of identified characteristics to create a second trained model;
Determining whether the second trained model matches the at least one performance goal;
Using the second trained model to identify at least one characteristic of the anatomy responsive to the second trained model that matches the at least one performance goal;
The method of claim 7, further comprising:
生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットのそれぞれから、インピーダンス測定のサブセットを選択して、インピーダンス測定の複数のサブセットを生成することであって、インピーダンス測定の各セットが、異なる周波数の信号の適用に応答する前記生体構造のうちの1つのインピーダンス測定を含むことと、
複数のセットの特性を生成することであって、各セットの特性が、前記複数のサブセットのうちのインピーダンス測定のサブセットを特徴づけ、各セットの特性が、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの特性およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を有することと、
目的の生体構造に関する入力したインピーダンス測定に基づき、前記目的の生体構造の少なくとも1つの特徴を認識するように、モデルをトレーニングすることであって、前記トレーニングが、少なくとも1つの機械学習技術を、前記インピーダンス測定の複数のサブセットを特徴づける前記複数のセットの特性に適用して、トレーニングを受けたモデルを作成することを含むことと、
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、方法。 A method of training a system to identify at least one characteristic of a anatomy, said method comprising:
Selecting a subset of impedance measurements from each of the plurality of sets of impedance measurements for the anatomy to generate a plurality of subsets of impedance measurements, each set of impedance measurements being adapted for application of a signal at a different frequency. Including an impedance measurement of one of said anatomical structures responsive;
Generating a plurality of sets of properties, wherein each set of properties characterizes a subset of the impedance measurements of the plurality of subsets, wherein each set of properties is present in at least one of the subsets of the impedance measurements. Having at least one derived characteristic arising from a subset of the characteristic and impedance measurements;
Training a model to recognize at least one feature of the target anatomy based on the input impedance measurement for the target anatomy, wherein the training comprises at least one machine learning technique; Applying to the plurality of sets of properties characterizing the plurality of subsets of impedance measurements to create a trained model;
And activating at least one processor to perform such an action.
といった行為を行うように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む、請求項11に記載の方法。 The at least one processor to process impedance measurements for a first anatomy using the trained model to determine at least one characteristic of the first anatomy. 12. The method of claim 11, further comprising actuating.
前記第1の生体構造に関するインピーダンス測定の第1のサブセットを選択することと、
前記少なくとも1つの特性および前記少なくとも1つの派生した特性を含む、前記第1のサブセットを特徴づける特性の第1のセットを作成することと、
前記トレーニングを受けたモデルを使用して前記特性の第1のセットを処理して、前記第1の生体構造の少なくとも1つの特徴を決定することと、
を含む、請求項12に記載の方法。 Processing the impedance measurement using the trained model,
Selecting a first subset of impedance measurements for the first anatomy;
Creating a first set of properties characterizing the first subset, including the at least one property and the at least one derived property;
Processing the first set of characteristics using the trained model to determine at least one characteristic of the first anatomy;
13. The method of claim 12, comprising:
をさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 capturing in vivo an impedance measurement for the first anatomy, wherein the capture is responsive to applying a different frequency electrical signal to the first anatomy. The method of any preceding claim, further comprising measuring the impedance of the structure.
前記方法が、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが性能目標を満たすかどうかを決定することと、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たさないとの決定に応答して、前記複数のセットからインピーダンス測定の異なるサブセットを選択して、インピーダンス測定の第2の複数のサブセットを生成することと、
前記第2の複数のサブセットに関する前記複数のセットの特性を作成することと、
前記少なくとも1つの機械学習技術を前記第2の複数のセットの特性に適用して、第2のトレーニングを受けたモデルを作成することと、
前記第2のトレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たすかどうかを決定することと、
といった行為を行うように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む、
先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 The trained model is a first trained model,
The method comprises
Determining whether the first trained model meets performance goals;
Selecting a different subset of impedance measurements from the plurality of sets to generate a second plurality of impedance measurements in response to the determination that the first trained model does not meet the performance goal; To do
Creating a property of the plurality of sets with respect to the second plurality of subsets;
Applying the at least one machine learning technique to the second plurality of characteristics to create a second trained model;
Determining whether the second trained model meets the performance goal;
Further comprising activating the at least one processor to perform such an act.
A method according to any one of the preceding claims.
前記方法が、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが性能目標を満たすかどうかを決定することと、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たさないとの決定に応答して、第2の複数のセットの特性を作成することであって、前記第2の複数の特性の各セットが、前記複数のサブセットのうちのインピーダンス測定のサブセットを特徴づけ、前記第2の複数のセットの特性が、前記少なくとも1つの特性または前記少なくとも1つの派生した特性に含まれていない1つ以上の特性を含み、前記異なる特性が、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの第2の特性およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの第2の派生した特性を含むことと、
前記少なくとも1つの機械学習技術を前記第2の複数のセットの特性に適用して、第2のトレーニングを受けたモデルを作成することと、
前記第2のトレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たすかどうかを決定することと、
といった行為を行うように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させること
をさらに含む、
請求項11〜18のいずれか1項に記載の方法。 The trained model is a first trained model,
The method comprises
Determining whether the first trained model meets performance goals;
Creating a second plurality of characteristics in response to a determination that the first trained model does not meet the performance objective, wherein each set of the second plurality of characteristics is Characterizes a subset of the impedance measurements of the plurality of subsets, wherein the second plurality of properties are not included in the at least one property or the at least one derived property. A characteristic, wherein said different characteristics include at least one second characteristic present in the subset of impedance measurements and at least one second derived characteristic arising from the subset of impedance measurements;
Applying the at least one machine learning technique to the second plurality of characteristics to create a second trained model;
Determining whether the second trained model meets the performance goal;
Further comprising activating the at least one processor to perform such an act.
The method according to any one of claims 11 to 18.
前記方法が、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが性能目標を満たすかどうかを決定することと、
前記第1のトレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たさないとの決定に応答して、トレーニングを受けたモデルが前記性能目標を満たすまでモデルを反復してトレーニングすることであって、前記モデルを反復してトレーニングすることの各反復が、
前記複数のセットから、インピーダンス測定の異なるサブセットを選択して、以前の反復とは異なるインピーダンス測定の異なる複数のサブセットを生成すること;または
第2の複数のセットの特性を生成することであって、前記第2の複数の特性の各セットが、前記複数のサブセットのうちのインピーダンス測定のサブセットを特徴づけ、前記第2の複数のセットの特性が、以前の反復の前記少なくとも1つの特性または前記少なくとも1つの派生した特性に含まれていない1つ以上の特性を含み、前記異なる特性が、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの第2の特性およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの第2の派生した特性を含む、第2の複数のセットの特性を生成すること
のうちの1つまたは両方を含むことと、
といった行為を行うように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む、
請求項11〜18のいずれか1項に記載の方法。 The trained model is a first trained model,
The method comprises
Determining whether the first trained model meets performance goals;
Responsive to a determination that the first trained model does not meet the performance goal, iteratively training the model until the trained model meets the performance goal; Each iteration of training by repeating
Selecting different subsets of impedance measurements from said plurality of sets to generate different subsets of impedance measurements different from previous iterations; or generating a second plurality of sets of properties. Wherein each set of the second plurality of characteristics characterizes a subset of the impedance measurements of the plurality of subsets, wherein the second plurality of characteristics of the at least one characteristic of a previous iteration or the At least one second property present in the subset of impedance measurements and at least one second property resulting from the subset of impedance measurements, wherein the different properties include one or more properties not included in at least one derived property. Generating a second plurality of sets of properties, including the derived properties of And include one or both,
Further comprising activating the at least one processor to perform such an act.
The method according to any one of claims 11 to 18.
前記性能目標を満たした前記トレーニングを受けたモデルをトレーニングする際に使用される周波数の少なくとも1つのセットで、生体構造のインピーダンスを測定するためのプローブを含むシステムを設定することと、
前記目的の生体構造の少なくとも1つの特徴、前記トレーニングを受けたモデル、および前記性能目標を満たした前記トレーニングを受けたモデルをトレーニングする際に使用される前記特性のセットを決定するために使用するために、前記侵襲的プローブを含むシステムを設定することと、
をさらに含む、請求項21に記載の方法。 In response to determining that the trained model meets the performance goal,
Setting up a system including a probe for measuring anatomical impedance at at least one set of frequencies used in training the trained model meeting the performance goals;
Used to determine at least one feature of the anatomy of interest, the trained model, and the set of properties used in training the trained model meeting the performance goals. Setting up a system that includes the invasive probe,
22. The method of claim 21, further comprising:
周波数のセットを選択することと、
前記インピーダンス測定が、前記周波数のセットのうちの1つに関するものである場合に、各対応するサブセットに各セットのインピーダンス測定を含めることと、
を含む、請求項11または19〜21のいずれか1項に記載の方法。 From each of the plurality of sets of impedance measurements, selecting a subset of impedance measurements,
Selecting a set of frequencies;
Including each set of impedance measurements in each corresponding subset if the impedance measurements are for one of the sets of frequencies;
22. The method of any one of claims 11 or 19-21, comprising:
前記少なくとも1つの派生した特性が、前記サブセットの1つ以上のインピーダンス値に関して少なくとも1つのコンピュータ処理を行うことから決定される値を含む、
先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 The at least one property present in the subset includes a value of an impedance measurement in the subset;
The at least one derived characteristic comprises a value determined from performing at least one computer operation on one or more impedance values of the subset.
A method according to any one of the preceding claims.
をさらに含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 Using at least one second machine learning technique, between an impedance measurement on the target anatomy of the animal and another anatomy of the animal that may be located near the target anatomy in the animal. Training a second model, wherein training the second model comprises using one or more impedance measurements on one or more other anatomical structures to distinguish The preceding claim, comprising training two models, further comprising: wherein the at least one second machine learning technique can be the same as, or at least partially different from, the at least one machine learning technique. The method of any one of the preceding clauses.
請求項32に記載の方法。 The method includes selecting the one or more impedance measurements as a subset of a set of impedance measurements characterizing the one or more other anatomical structures; and selecting the set of properties from the one or more impedance measurements. Creating, and further comprising,
33. The method according to claim 32.
前記第2のモデルを使用して前記インピーダンス測定をフィルタリングして、前記第1の生体構造に対応しないインピーダンス測定を除去し、前記第1の生体構造に関するインピーダンス測定のフィルタリングしたセットを回収することと、
前記トレーニングを受けたモデルを使用して、前記インピーダンス測定のフィルタリングしたセットを処理して、前記第1の生体構造の少なくとも1つの特徴を決定することと、
をさらに含む、請求項31〜33のいずれか1項に記載の方法。 Responsive to receiving the impedance measurement, which may correspond at least in part to the first anatomy,
Filtering the impedance measurements using the second model to remove impedance measurements that do not correspond to the first anatomy and retrieving a filtered set of impedance measurements for the first anatomy. ,
Processing the filtered set of impedance measurements using the trained model to determine at least one characteristic of the first anatomy;
The method according to any one of claims 31 to 33, further comprising:
前記第1の生体構造に関するインピーダンス測定の第1のサブセットを選択することと、
前記第1のサブセットを特徴づける特性のセットを作成することであって、前記特性のセットが、前記少なくとも1つの特性および前記少なくとも1つの派生した特性を含むことと、
前記トレーニングを受けたモデルを使用して前記特性のセットを処理して、前記第1の生体構造の少なくとも1つの特徴を決定することと、
を含む、請求項34に記載の方法。 Processing the filtered set of impedance measurements using the trained model,
Selecting a first subset of impedance measurements for the first anatomy;
Creating a set of properties characterizing the first subset, the set of properties including the at least one property and the at least one derived property;
Processing the set of characteristics using the trained model to determine at least one characteristic of the first anatomy;
35. The method of claim 34, comprising:
インピーダンス測定の複数のセット、およびインピーダンス測定の各セットに関しては、前記インピーダンス測定のセットが対応する生体構造の指標を使用して第1のモデルをトレーニングすることであって、前記インピーダンス測定の複数のセットが、複数の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を含み、前記トレーニングが、前記インピーダンス測定に少なくとも部分的に基づき、前記第1のモデルをトレーニングして、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を、1つ以上の他の種類の生体構造に関するインピーダンス測定と区別することを含み、前記トレーニングが、少なくとも1つの機械学習技術を適用することを含むことと、
前記第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定に前記少なくとも1つの機械学習技術を少なくとも部分的に適用することにより、第2のモデルをトレーニングして、前記第1の種類の生体物質の少なくとも1つの特徴を同定することと、
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、方法。 A method of training a system to identify at least one characteristic of a anatomy, said method comprising:
For a plurality of sets of impedance measurements, and for each set of impedance measurements, the set of impedance measurements trains a first model using a corresponding anatomical index, wherein the plurality of sets of impedance measurements are trained. The set includes impedance measurements for a plurality of types of anatomy, wherein the training is based at least in part on the impedance measurements and trains the first model to perform an impedance measurement for a first type of anatomy. Including distinguishing from impedance measurements for one or more other types of anatomy, wherein the training includes applying at least one machine learning technique;
Training a second model by at least partially applying the at least one machine learning technique to an impedance measurement for the first type of anatomy to obtain at least one of the first type of biological material. Identifying features; and
And activating at least one processor to perform such an action.
前記第2のモデルを使用して、前記第1の生体構造に関する少なくとも1つの特徴を決定することと、
といった行為を行うように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む、請求項38に記載の方法。 Filtering the input set of impedance measurements using the first model to retrieve a filtered input set of impedance measurements associated with the first anatomy of the first type;
Determining at least one characteristic of the first anatomy using the second model;
39. The method of claim 38, further comprising activating the at least one processor to perform the act of:
をさらに含む、請求項39に記載の方法。 Capturing an input set of the impedance measurements in vivo, wherein the capturing is responsive to the application of a different frequency electrical signal to the anatomy, the impedance of a anatomy including the first anatomy. 40. The method of claim 39, further comprising measuring.
ように前記少なくとも1つのプロセッサを作動させることをさらに含む、請求項38に記載の方法。 Determining a plurality of sets of impedance measurements from a plurality of input sets of impedance measurements, wherein each set of the plurality of sets of impedance measurements is a corresponding set of the plurality of input sets of impedance measurements. A subset of the anatomical structure, wherein each set of the plurality of input sets is responsive to the application of the plurality of sets of impedance measurements including signals at different frequencies and impedance measurements at only a portion of the different frequencies. Including impedance measurement,
39. The method of claim 38, further comprising operating the at least one processor as such.
前記第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を使用して前記第2のモデルをトレーニングすることが、前記第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を特徴づける特性を使用して、前記第2のモデルをトレーニングすることを含む、
請求項41に記載の方法。 Training a first model using the plurality of sets of impedance measurements comprises training the first model using characteristics characterizing each set of the plurality of sets of impedance measurements. Including
Training the second model using an impedance measurement for the first type of anatomy comprises using the characteristic characterizing the impedance measurement for the first type of anatomy to generate the second model. Including training the model,
42. The method according to claim 41.
1つ以上の以前の反復のトレーニングで使用された特性とは異なる、前記第1の種類の生体構造に関する、前記複数のうちの各セットを特徴づけ、前記インピーダンス測定を特徴づける少なくとも一部の反復特性を使用して、前記第1のモデルおよび第2のモデルを、少なくとも1つの性能目標を満たすまで反復してトレーニングすること
を含む、請求項43に記載の方法。 Training the first model and training the second model,
At least some of the repetitions characterizing each set of the plurality and characterizing the impedance measurement for the first type of anatomy that are different from properties used in training one or more previous repetitions. 44. The method of claim 43, comprising using the characteristics to iteratively train the first model and the second model until at least one performance goal is met.
前記第2のモデルをトレーニングすることが、少なくとも1つの第2の性能目標が一致するまで前記第2のモデルを反復してトレーニングすることを含み、前記第2のモデルを反復してトレーニングすることが、前記第2のモデルのトレーニングの1つ以上の以前の反復におけるトレーニングで使用した特性とは異なる第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を特徴づける特性を使用することを、少なくとも一部の反復において含む、
請求項46に記載の方法。 Training the first model includes iteratively training the first model until at least one first performance goal is met, and iteratively training the first model. Using at least some of the iterations a property that characterizes each set of the plurality of sets of impedance measurements that is different from a property used in training one or more previous iterations of the training of the first model. Included in
Training the second model includes iteratively training the second model until at least one second performance goal is met, and iteratively training the second model. Using at least some of the characteristics that characterize the impedance measurement for a first type of anatomy that is different from the characteristics used in training in one or more previous iterations of the training of the second model. Including in iterations,
47. The method according to claim 46.
少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して前記生体構造に関するインピーダンス測定を評価して、前記少なくとも1つの特徴を決定することであって、前記少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルをトレーニングして、異なる特徴を有する生体構造間を区別すること
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、方法。 A method for determining at least one characteristic of a anatomy, said method comprising:
Evaluating an impedance measurement for the anatomy using at least one trained model to determine the at least one characteristic, wherein training the at least one trained model; A method comprising activating at least one processor to perform an action such as distinguishing between anatomical structures having different characteristics.
前記方法がさらに、少なくとも1つの第2のトレーニングを受けたモデルを使用して、インピーダンス測定の1つ以上のセットをフィルタリングして、フィルタリングしたインピーダンス測定を生成することを含み、前記受信したインピーダンス測定が、前記生体構造に対応する少なくとも一部のインピーダンス測定を含み、前記少なくとも1つの第2のトレーニングを受けたモデルが、前記生体構造に対応しないインピーダンス測定と前記生体構造に対応するインピーダンス測定を区別するようにトレーニングされており、
前記少なくとも1つの第1のトレーニングを受けたモデルを使用して前記インピーダンス測定を評価することが、前記少なくとも1つの第1のトレーニングを受けたモデルを使用して、前記フィルタリングしたインピーダンス測定を評価することを含む、
請求項49に記載の方法。 The at least one trained model is at least one first trained model;
The method further includes filtering one or more sets of impedance measurements using at least one second trained model to generate a filtered impedance measurement, wherein the received impedance measurement is Includes at least a portion of the impedance measurement corresponding to the anatomy, wherein the at least one second trained model distinguishes between an impedance measurement not corresponding to the anatomy and an impedance measurement corresponding to the anatomy. Have been trained to
Evaluating the impedance measurement using the at least one first trained model evaluates the filtered impedance measurement using the at least one first trained model. Including
50. The method according to claim 49.
をさらに含む、請求項50に記載の方法。 51. The method of claim 50, further comprising capturing an impedance measurement of the anatomy in vivo using an insertable device having one or more sensors for detecting impedance.
前記インピーダンス測定の1つ以上のセットをフィルタリングすることが、前記少なくとも1つの第2のトレーニングを受けたモデルを使用して、いずれかの誤りのある測定を検出および除去することを含む、
請求項50に記載の方法。 The at least second trained model is further configured to distinguish between an erroneous impedance measurement and an erroneous impedance measurement;
Filtering one or more sets of the impedance measurements includes detecting and removing any erroneous measurements using the at least one second trained model.
The method of claim 50.
少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して、前記病変に関するインピーダンス測定を評価して、前記病変を治療する方法を決定することであって、前記インピーダンス測定を評価することが、前記少なくとも1つのトレーニングを受けたモデルを使用して、前記インピーダンス測定の1つ以上の特性を評価することを含み、前記1つ以上の特性が、前記インピーダンス測定から生じる少なくとも1つの派生した特性を含むこと
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、方法。 Determining a method of treating a lesion in an animal, said method comprising:
Using at least one trained model to evaluate an impedance measurement for the lesion to determine a method of treating the lesion, wherein evaluating the impedance measurement comprises: Using a trained model to evaluate one or more properties of the impedance measurement, such that the one or more properties include at least one derived property resulting from the impedance measurement. Activating the at least one processor to perform the method.
前記生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットを含むトレーニングデータを受信することと、
前記インピーダンス測定の複数のセットの各セットから、インピーダンス測定の第1のサブセットを含むトレーニングデータの第1のサブセットを同定することと、
前記同定したトレーニングデータの第1のサブセットから第1の複数の特性を同定することであって、前記第1の複数の特性が、前記同定したトレーニングデータの第1のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含む、ことと、
前記第1の複数の同定した特性を伴う少なくとも1つの機械学習技術を使用してモデルをトレーニングして、第1のトレーニングを受けたモデルを作成することと、
を含む、方法。 A method of training a system to identify a method of treating a anatomy, said method comprising:
Receiving training data comprising a plurality of sets of impedance measurements for the anatomy;
Identifying, from each set of the plurality of sets of impedance measurements, a first subset of training data that includes a first subset of impedance measurements;
Identifying a first plurality of characteristics from a first subset of the identified training data, wherein the first plurality of characteristics is at least one derivative derived from the first subset of the identified training data. Including the characteristics
Training a model using at least one machine learning technique with the first plurality of identified characteristics to create a first trained model;
Including a method.
生体構造に関するインピーダンス測定の複数のセットのそれぞれから、インピーダンス測定のサブセットを選択して、インピーダンス測定の複数のサブセットを生成することであって、インピーダンス測定の各セットが、異なる周波数の信号の適用に応答した、前記生体構造のうちの1つのインピーダンス測定を含むことと、
複数のセットの特性を作成することであって、各特性のセットが、前記複数のサブセットのうちのインピーダンス測定のサブセットを特徴づけ、各特性のセットが、インピーダンス測定のサブセットに存在する少なくとも1つの特性、およびインピーダンス測定のサブセットから生じる少なくとも1つの派生した特性を含むことと、
モデルをトレーニングして、目的の生体構造に関して入力したインーダンス測定から複数の治療選択肢のうち目的の生体構造に関して勧告する治療を決定することであって、前記トレーニングが、少なくとも1つの機械学習技術を、前記インピーダンス測定の複数のサブセットを特徴づける前記複数のセットの特性に適用して、トレーニングを受けたモデルを作成することを含むことと、
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、
方法。 A method of training a system to identify a method of treating a anatomy, said method comprising:
Selecting a subset of impedance measurements from each of the plurality of sets of impedance measurements for the anatomy to generate a plurality of subsets of impedance measurements, each set of impedance measurements being adapted for application of a signal at a different frequency. Responding, including an impedance measurement of one of the anatomical structures;
Creating a plurality of sets of properties, each set of properties characterizing a subset of the impedance measurements of the plurality of subsets, wherein each set of properties includes at least one of the plurality of subsets present in the subset of impedance measurements. Including a characteristic and at least one derived characteristic arising from a subset of the impedance measurements;
Training the model to determine a recommended treatment for the target anatomy of the plurality of treatment options from the input impedance measurement for the target anatomy, wherein the training comprises at least one machine learning technique; Applying to the plurality of sets of characteristics characterizing the plurality of subsets of the impedance measurements to create a trained model;
Actuating at least one processor to perform such an act.
Method.
インピーダンス測定の複数のセット、およびインピーダンス測定の各セットに関しては、前記インピーダンス測定のセットが対応する生体構造の指標を使用して第1のモデルをトレーニングすることであって、前記インピーダンス測定の複数のセットが、複数の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を含み、前記トレーニングが、前記インピーダンス測定に少なくとも部分的に基づき、前記第1のモデルをトレーニングして、第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定を、1つ以上の他の種類の生体構造に関するインピーダンス測定と区別することを含み、前記トレーニングが、少なくとも1つの機械学習技術を適用することを含むことと、
前記第1の種類の生体構造に関するインピーダンス測定に少なくとも1つの機械学習技術を少なくとも部分的に適用することにより、第2のモデルをトレーニングして、複数の治療の選択肢の中から、前記第1の種類である目的の生体構造に関して勧告する治療を決定することと、
といった行為を行うように少なくとも1つのプロセッサを作動させることを含む、
方法。 A method of training a system to identify a method of treating a anatomy, said method comprising:
For a plurality of sets of impedance measurements, and for each set of impedance measurements, the set of impedance measurements trains a first model using a corresponding anatomical index, wherein the plurality of sets of impedance measurements are trained. The set includes impedance measurements for a plurality of types of anatomy, wherein the training is based at least in part on the impedance measurements and trains the first model to perform an impedance measurement for a first type of anatomy. Including distinguishing from impedance measurements for one or more other types of anatomy, wherein the training includes applying at least one machine learning technique;
A second model is trained by at least partially applying at least one machine learning technique to the impedance measurement for the first type of anatomy, and the first model is selected from a plurality of treatment options. Determining a recommended treatment for the desired anatomy of the type; and
Actuating at least one processor to perform such an act.
Method.
前記少なくとも1つのプロセッサにより実行される場合に、請求項1〜58の1項に記載の方法を前記少なくとも1つのプロセッサに行わせる実行可能な符号化された命令を有する少なくとも1つの記憶媒体と、
を含む、装置。 At least one processor;
59. At least one storage medium having executable coded instructions that, when executed by the at least one processor, cause the at least one processor to perform the method of any one of claims 1-58.
An apparatus, including:
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